Рабочая программа дисциплины горные машины (стр. 1 )

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки
ИНСТИТУТ ГОРНОГО ДЕЛА

ИМ. Н. А. ЧИНАКАЛА

Сибирского отделения Российской академии наук

(ИГД СО РАН)

УТВЕРЖДАЮ

Врио директора ИГД СО РАН

академик РАН

______________

«____» _______________ 201__ г.

Рабочая программа дисциплины

ГОРНЫЕ МАШИНЫ

Направление подготовки

15.06.01 Машиностроение

Направленность (профиль)

Горные машины

Квалификация выпускника

Исследователь. Преподаватель-исследователь

Форма обучения: очная

Новосибирск 2015

СОДЕРЖАНИЕ

1 Цель освоения дисциплины        3

2 Место дисциплины в структуре образовательной программы        3

3. Перечень планируемых результатов обучения по дисциплине, соотнесенных с планируемыми результатами освоения образовательной программы        3

4. Объем дисциплины и виды учебной работы        4

5. Разделы дисциплины и трудоемкость по видам учебных занятий        5

6 Содержание дисциплины, структурированное по темам (разделам)        6

6.1. Характеристика лекционных учебных занятий        6

6.2. Перечень вопросов, выделяемых для самостоятельного изучения        8

7. Формы проведения занятий        9

8. Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы обучающихся        9

9. Фонд оценочных средств для проведения промежуточной аттестации обучающихся по дисциплине        9

9.1 Паспорт фонда оценочных средств по дисциплине        9

9.2 Типовые контрольные задания или иные материалы        10

10 Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины        13

10.1 Основная литература        13

10.2 Дополнительная литература        13

10.3 Перечень ресурсов информационно-телекоммуникационной сети Интернет, необходимых для освоения дисциплины        14

11. Информационные технологии, используемые при осуществлении образовательного процесса по дисциплине, в т. ч. программное обеспечение        15

12. Материально-техническое обеспечение дисциплины        15

1 Цель освоения дисциплины

Цель освоения дисциплины: формирование у аспирантов углубленных профессиональных знаний по конструкциям горных машин и оборудования для механизации операций технологических процессов выемки полезных ископаемых и проведению выработок, по методике их выбора в соответствии с горно-геологическими условиями, расчету их параметров и производительности, обеспечивающих создание новых горных машин с увеличенной по сравнению с аналогами производительностью и долговечностью при расширении технологических возможностей и улучшении условия труда.

2 Место дисциплины в структуре образовательной программы

2.1. Дисциплина отнесена к обязательным дисциплинам вариативной части Блока 1 «Дисциплины (модули)» программы подготовки научно-педагогических кадров в аспирантуре Б1.В. ОД.6.

2.2. Дисциплина «Горные машины» является основой универсальных, профессиональных, социально-личностных и общекультурных компетенций, способности успешно работать в новых, быстро развивающихся областях науки и техники, самостоятельно непрерывно приобретать новые знания, умения и навыки в этих областях.

Дисциплина «Горные машины» относится к профессиональной. Для ее изучения необходимы знания, умения, обязательного содержания при изучении курсов физики, высшей математики, сопротивления материалов, теории механизмов и машин, деталей машин и основ конструирования, гидравлики, основ гидро - и пневмопривода, электропривода в объеме программы высшего профессионального образования.

2.3. Дисциплина (модуль) изучается на 3 курсе в 6 семестре.

3. Перечень планируемых результатов обучения по дисциплине, соотнесенных с планируемыми результатами освоения образовательной программы

В результате освоения образовательной программы (далее - ОП) аспирантуры обучающийся должен овладеть следующими результатами обучения по дисциплине:

Код компетенции	Результаты освоения образовательной программы. Содержание компетенции	Перечень планируемых результатов обучения по дисциплине
ОПК-1	способность научно обоснованно оценивать новые решения в области построения и моделирования машин, приводов, оборудования, технологических систем и специализированного машиностроительного оборудования, а также средств технологического оснащения производства проектировании, изготовлении и эксплуатации новой техники	Знать: современное состояние и тенденции развития горных машин, в особенности их породоразрушающих органов; устройство и принципы действия основных типов горных машин и комплексов; механизм взаимодействия исполнительных органов машин с породным массивом; методики определения геометрических, скоростных и силовых параметров рабочего оборудования. Уметь: по чертежу и схемам разбираться с устройством и работой горных машин; анализировать взаимодействие их основных узлов; рассчитывать производительность машины, определять основные параметры рабочего оборудования (действующие нагрузки, мощность двигателя машины). Владеть: методами расчета и выбора основных режимных и конструктивных параметров средств механизации основных операций технологических процессов.
ПК-1	готовность использовать закономерности внешних и внутренних рабочих процессов в горных машинах, комплексах и агрегатах с целью создания новых и совершенствования существующих горных машин и оборудования, и их элементов	Знать: основные типы горных машин, комплексов и агрегатов, явления и процессы, связанные с взаимодействием основных элементов машин со средой; закономерности внешних и внутренних рабочих процессов в горных машинах, комплексах и агрегатах Уметь: использовать закономерности внешних и внутренних рабочих процессов в горных машинах, комплексах и агрегатах с целью создания новых и совершенствования существующих горных машин и оборудования, и их элементов Владеть: методами расчета и выбора основных режимных и конструктивных параметров средств механизации основных операций технологических процессов.
ПК-2	способность к обоснованию и выбору конструктивных и схемных решений машин и оборудования	Знать: конструктивные и схемные решения машин и оборудования Уметь: формулировать основные технико-экономические требования к изучаемым техническим объектам и знать существующие научно-технические средства их реализации Владеть: методами расчета и выбора основных режимных и конструктивных параметров средств механизации основных операций технологических процессов.

4. Объем дисциплины и виды учебной работы

Объем дисциплины - 3 зачетных единицы (ЗЕ) или 108 академических часов.

Вид учебной работы	Всего часов
Контактная* работа обучающихся с преподавателем (по видам учебных занятий) (всего)	36
Аудиторные занятия (всего)	36
в том числе:	-
лекции (Л)	36
практические занятия (ПЗ), семинары (С)
лабораторные работы (ЛР)
практикумы (ПР)
Внеаудиторная работа (всего)
в том числе:
индивидуальная работа обучающихся с преподавателем
консультации
Самостоятельная работа обучающихся (СР) (всего)	72
в том числе: реферат
Вид промежуточной аттестации зачет (З), экзамен (Э)	экзамен
Общая трудоемкость	часов	108
зачётных единиц	3

5. Разделы дисциплины и трудоемкость по видам учебных занятий

№ п/п	Раздел дисциплины	Общая трудоемкость (в часах)	Виды учебной работы, включая самостоятельную работу обучающихся, и их трудоемкость (в часах)
Лекции	Практические занятия / Семинары	Самостоя-тельная работа
1	Общие положения	16	6	–	10
2	Основы теоретических, экспериментальных исследований и проектирования горных машин	36	12	–	24
3	Определение основных параметров электро-, пневмо - и гидроударных машин для горной промышленности	36	12	–	24
4	Совершенствование рабочих циклов и повышение ресурса электро-, пневмо - и гидроударных машин для горной промышленности	20	6	–	14
ВСЕГО	108	36	–	72

6 Содержание дисциплины, структурированное по темам (разделам)

6.1. Характеристика лекционных учебных занятий

№ п/п	Наименование раздела дисциплины	Содержание
1	Название раздела 1 - Общие положения
Содержание лекционного курса
1.1.	Тема «Введение. Содержание, задачи курса, его связь со смежными дисциплинами»	Современный уровень и направления развития горных машин, а также научно-исследовательских и конструкторских работ в данной области.
1.2	Тема «Основы теории разрушения горных пород рабочим инструментом»	Механизм взаимодействия инструмента с массивом горных пород. Нагрузки на инструмент и оборудование.
1.3	Тема «Горные машины и оборудование для добычи руд. Бурильные машины и установки. Направления совершенствования»	Классификация способов бурения. Область применения, преимущества и недостатки механических способов бурения
2	Название раздела 2 – Основы теоретических, экспериментальных исследований и проектирования горных машин
2.1	Тема: «Способы воздухораспределения и воздухораспределительные устройства пневмоударных машин и распределительные устройства для управления движением ударника в гидроударных машинах»	Сравнительные характеристики и особенности систем воздухораспределения пневмоударных машин и распределительных устройства для управления движением ударника в гидроударных машинах.
2.2	Тема: «Физическое моделирование пневмо - и гидроударных машин. Автоматизация процесса определения параметров»	Экспериментальное исследование машин, планирование эксперимента. Стенды, приборы и оборудование для определения динамических параметров машин. Определение параметров машин с использованием методов теории планирования эксперимента.
2.3	Тема: «Основы проектирования пневмо - и гидроударных машин»	Выбор общей динамической схемы машины и способа управления движением ударника. Особенности проектирования пневмо - и гидроударных машин.
2.4	Тема: «Очистные комбайны и струговые установки для подземных работ. Современные тенденции развития»	Классификация очистного оборудования. Область применения, преимущества и недостатки.
2.5	Тема: «Комплексы и оборудование для проходческих работ. Особенности конструкций и направления развития»	Классификация проходческого оборудования. Область применения, преимущества и недостатки.
2.6	Тема: «Комплексы и оборудование для проведения вертикальных выработок и стволов»	Классификация оборудования для проходки вертикальных горных выработок. Область применения, преимущества и недостатки.
3	Название раздела 3 – Определение основных параметров электро-, пневмо - и гидроударных машин для горной промышленности
3.1	Тема: «Теорема . Развитие методов расчета пневмоударных и гидроударных машин»	Особенности её применения для расчёта конструктивных и динамических параметров пневмоударных и гидроударных машин. Краткая сравнительная характеристика методов расчета пневмоударных и гидроударных машин.
3.2	Тема: «Согласование параметров пневмоударных машин с источником сжатого воздуха. Минимизация расхода воздуха при сохранении энергии удара»	Согласование параметров пневмомолота с производительностью источника питания. Требования к схеме воздухораспределения. Особенности и сравнительные характеристики рабочего цикла пневмомолотов, пути повышения энергии удара в пневмоударных устройствах при одновременном снижении потребления сжатого воздуха.
3.3	Тема: «Классификация конструктивных схем автоколебательных гидравлических ударных систем. Математические модели гидравлических ударных систем»	Сравнительная характеристика и особенности конструктивных схем автоколебательных гидравлических ударных систем. Численное исследование характеристик рабочих циклов гидравлических ударных машин с идеальным распределителем.
3.4	Конструктивные схемы одноковшовых и многоковшовых экскаваторов. Рабочее оборудование. Направления совершенствования.	Сравнительная характеристика и особенности конструктивных схем одноковшовых и многоковшовых экскаваторов.
3.5	Выемочно-транспортирующие машины: базовые тягачи, бульдозеры, скреперы, одноковшовые погрузчики. Перспективы развития.	Сравнительная характеристика и особенности выемочно-транспортирующих машин
3.6	Машины и оборудование для гидромеханизации подземных и открытых горных работ. Особенности работы.	Сравнительная характеристика и особенности машин и оборудования для гидромеханизации подземных и открытых горных работ
4	Название раздела 4 – Совершенствование рабочих циклов и повышение ресурса электро-, пневмо - и гидроударных машин для горной промышленности
4.1	Тема: «Моделирование динамического взаимодействия соударяющихся деталей импульсных машин»	Расчетные модели удара. Особенности передачи энергии удара рабочему органу машин.
4.2	Оценка ресурса деталей при ударном и циклическом нагружении»	Методики оценки ресурса. Резервы повышения предударной скорости в машинах ударного действия.
4.3	Совершенствование рабочих циклов электро-, пневмо - и гидроударных машин для горной промышленности	Особенности рабочих циклов, рациональные и оптимальные параметры. Направления совершенствавания

6.2. Перечень вопросов, выделяемых для самостоятельного изучения

№	Наименование темы занятия	Содержание
1	Тема: «Методы исследования пневмо - и гидроударных машин»	Стенды, приборы и оборудование для определения динамических параметров машин. Метод физического моделирования. Теория подобия и размерностей. Анализ результатов экспериментов и прогнозирование технических характеристик пневмо - и гидроударных машин.
2	Тема: «Классификация, расчетные схемы и математические модели автоколебательных гидроударных систем»	Пневмо - и гидроударные системы одностороннего и двухстороннего действия, Безразмерные параметры задачи, динамические критерии подобия и интегральные выходные характеристики.
3	Тема: «Движение массы под действием силы, заданной в функции времени»	Теорема о перемещении массы за время действия силы. Движение массы под действием периодически изменяющейся силы. Анализ колебаний методом импульсных пар. Силовая диаграмма, форма импульсов и среднее давление при прямом ходе ударника. Частота ударов и мощность. Приближенные расчетные зависимости формулы и области их корректного применения Определение основных параметров машин по диаграммам давления.
4	Тема: «Доводка пневмо - и гидроударных машин»	Подготовка машин к доводке. Обеспечение запуска и стабильного режима работы. Определение и доводка до расчетных значений энергии и частоты ударов, расхода воздуха. Обеспечение необходимой вибрационно-силовой характеристики.
5	Тема: «Конструктивное совершенствование машин ударного действия на основе оценок напряженно-деформированного состояния и ресурса их деталей»	Экспериментальное исследование напряженного состояния деталей ударных машин. Методика оценки ресурса при ударно-циклическом нагружении. Обоснование конструктивных, режимных, технологических требований к ним. Оценка влияния этих требований на ресурс деталей.
6	Тема: «Особенности работы пневмоударных машин в условиях противодавления»	Согласование параметров пневмоударных машин с характеристиками транспортной магистрали для удаления разрушенной при бурении породы.

7. Формы проведения занятий

               В учебном процессе используются как активные, так и интерактивные формы проведения занятий: дискуссия, метод поиска быстрых решений в группе, мозговой штурм.