Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Санкт-Петербургский государственный политехнический университет»

УТВЕРЖДАЮ

Проректор __________________

______________________________

____________ _________________

(подпись) (ФИО)

"____" ________ 200 г.

Вводится в действие с"____" ________ 200 г.

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

Грузоподъемные машины

наименование дисциплины

Составлена кафедрой «Транспортные и технологические системы»

наименование кафедры

для студентов направления (специальности)

653200 – Транспортные машины и транспортно-технологические комплексы

специальность

190205 «Подъемно-транспортные, строительные, дорожные машины и оборудование»

Форма обучения ______очная______

Автор

доцент, к.т.н. ____________ (Бортяков Д.Е.)

(подпись) (ФИО)

"____" ________ 2009 г

Санкт-Петербург

2009 г.

1. Цели изучения дисциплины.

Целью изучения дисциплины является:

а) Знание номенклатуры, основ расчета и тенденций развития грузоподъемных машин, умение применить эти знания к задачам расчета и проектирования;

б) Опыт творческой работы по проектированию сложных, нетиповых механизмов и других устройств грузоподъемных машин, в том числе с применением ЭВМ для автоматизации расчетов и проектирования;

в) Уверенность в себе при изучении, исследовании, применении и разработке грузоподъемных машин и их механизмов.

2. Место дисциплины в учебном плане.

Дисциплина изучается в 7, 8 и 9 семестрах и базируется на знаниях и умениях, полученных при изучении дисциплин ОПД.Ф.02.03"Сопротивление материалов", ОПД.Ф.02.02 "Теория механизмов и машин", ОПД.Ф.02.04"Детали машин", СД.04 "Строительная механика и металлические конструкции", СД.05 " Технология машиностроения, производство и ремонт подъемно-транспортных, строительных и дорожных машин ". Она обеспечивает дисциплины "Специальные грузоподъемные машины", "Электропривод подъемно-транспортных машин", "Прочность и долговечность подъемно-транспортных машин", "Логистика".

3. Распределение объема учебной дисциплины по видам учебных занятий и формы контроля

Форма обучения _____ очная _________

Виды занятий и формы контроля	Объем по семестрам
	7	8	9
Лекции (Л), час.	51	17	34
Практические занятия (ПЗ), час.	17	17	-
Лабораторные занятия (ЛЗ), час.	-	-	17
Семинары, час.	-	-	-
Научно-исследовательская работа в лаборатории (НИРС), час.	-	-	-
Другие виды аудиторных занятий*, час.	-	-	-
Самостоятельная работа (СР), час.	34	34	17
Расчетно-графические работы, шт.	-	-	-
Курсовые проекты (КП), шт.	-	1	-
Курсовые работы (КР), шт.	-	-	-
Рефераты, шт.	-	-	-
Другие виды самостоятельной работы*, шт.	-	-	-
Контрольные работы, шт.	-	-	-
Зачеты, (З), шт.	-	-	-
Экзамены, (Э), шт.	1	1	1
Общая трудоемкость дисциплины составляет по ГОС ВПО /РПД: 238 / 238 часов.

4. Содержание дисциплины.

4.1. Разделы дисциплины и виды занятий.

№	Разделы дисциплины по ГОС ВПО* (дидактические единицы ГОС)	Разделы дисциплины по РПД**	Объем занятий***, час					Примечания
			Л	ПЗ	ЛЗ		СР
	Роль и место грузоподъемных машин в подъемно-транспортных и перегрузочных технологиях;	Роль и место грузоподъемных машин в подъемно-транспортных и перегрузочных технологиях;	2				2
	Общее устройство, классификация;подъемники, домкраты, тали, лебедки, грузоподъемные краны; условия и особенности эксплуатации грузоподъемных машин,	Общее устройство, классификация;подъемники, домкраты, тали, лебедки, грузоподъемные краны; условия и особенности эксплуатации грузоподъемных машин,	4				3
	Технический надзор за качеством проектирования, изготовления и безопасной эксплуатацией; государственная система надзора за безопасной эксплуатацией подъемных сооружений (Госгортехнадзор РФ);	Технический надзор за качеством проектирования, изготовления и безопасной эксплуатацией; государственная система надзора за безопасной эксплуатацией подъемных сооружений (Госгортехнадзор РФ);	2				4
	Виды и режимы нагружения машин, их механизмов и металлоконструкций;	Виды и режимы нагружения машин, их механизмов и металлоконструкций;	2	4			4
	Действующие нагрузки, их разновидности, расчетные случаи нагружения; основы расчета на прочность и выносливость;	Действующие нагрузки, их разновидности, расчетные случаи нагружения; основы расчета на прочность и выносливость;	4	4			2
	Грузозахватные приспособления; общее устройство,	Грузозахватные приспособления; общее устройство,	10		4		4
	Теория и расчет специфичных элементов грузоподъемных машин: грузовых подвесок, строп, траверс, гибких грузовых и тяговых органов, полиспастов, барабанов, блоков, звездочек, тормозных устройств, базовых несущих конструкций;	Теория и расчет специфичных элементов грузоподъемных машин: грузовых подвесок, строп, траверс, гибких грузовых и тяговых органов, полиспастов, барабанов, блоков, звездочек, тормозных устройств, базовых несущих конструкций;	16	8	8		2
	Приводы механизмов грузоподъемных машин; управление грузоподъемными машинами;	Приводы механизмов грузоподъемных машин; управление грузоподъемными машинами;	2				2
	Теория и расчет механизмов грузоподъемных машин: подъема, передвижения, поворота, изменения вылета;	Теория и расчет механизмов грузоподъемных машин: подъема, передвижения, поворота, изменения вылета;	32	8			4
	Основные виды грузоподъемных машин: мостового типа, стреловые, консольного типа;	Основные виды грузоподъемных машин: мостового типа, стреловые, консольного типа;	20	4			2
	Динамические нагрузки грузоподъемных машин, расчетные динамические схемы, методы теоретического и экспериментального определения динамических характеристик грузоподъемных машин.	Динамические нагрузки грузоподъемных машин, расчетные динамические схемы, методы теоретического и экспериментального определения динамических характеристик грузоподъемных машин.	8	6	5		4
Итого	Общая трудоемкость по ГОС ВПО: 136 час.	Общая трудоемкость: 136 час.	102 час.	34 час.	17 час.	___ час.	51 час.

4.2. Содержание разделов дисциплины

1. Роль и место грузоподъемных машин в подъемно-транспортных и перегрузочных технологиях.

Цели и задачи курса. Краткий исторический очерк развития грузоподъемных машин, их теории и расчета. Грузоподъемные машины как одно из основных технических средств механизации и интенсификации перегрузочных процессов в промышленности, строительстве и на транспорте. Достижения российского краностроения. Роль отечественной науки в создании и совершенствовании теории работы, методов расчета и оптимального проектирования грузоподъемных машин. Исследования кранов и разработка методов автоматизированного проектирования их оптимальных конструкций на кафедре ТТС СПбГПУ.

2. Общее устройство, классификация: подъемники, домкраты, тали, лебедки, грузоподъемные краны; условия и особенности эксплуатации грузоподъемных машин.

Классификация, схемы и основные характеристики грузоподъемных машин, область применения, условия и особенности эксплуатации грузоподъемных машин. Технико-экономические показатели грузоподъемных машин. Стандартизация в области краностроения: грузоподъемности, скорости рабочих движений, пролеты и вылеты. Принципы унификации и блочности конструкций. Использование стандартных и нормализованных элементов.

3. Технический надзор за качеством проектирования, изготовления и безопасной эксплуатацией; государственная система надзора за безопасной эксплуатацией подъемных сооружений (Госгортехнадзор РФ).

Обзор руководящих документов (РД)и правил безпопасной эксплуатации грузоподъемных машин Ростехнадзора.

4. Виды и режимы нагружения машин, их механизмов и металлоконструкций

Режимы работы грузоподъемных машин, их количественные параметры; ГОСТы, стандарты ISO и нормы Ростехнадзора, связь между ними.

5. Действующие нагрузки, их разновидности, расчетные случаи нагружения; основы расчета на прочность и выносливость

Классификация и определение нагрузок весовых, инерционных и от раскачивания груза на канатах, метеорологических, технологических и особых. Действительная нагруженность грузоподъемных машин и методы ее изучения; эквивалентные нагрузки. Расчетные случаи нагрузок. Общие положения расчетов на прочность грузоподъемных машин от действия однократного и многократного нагружений. Нормы техники безопасности и правила Ростехнадзора. Режимы работы грузоподъемных машин, их количественные параметры; ГОСТы, стандарты ISO и нормы Госгортехнадзора, связь между ними.

Особенности расчета деталей машин общего назначения (зубчатых колес, подшипников качения и т.п.) при их использовании в грузоподъемных машинах. Рекомендуемые сроки службы элементов грузоподъемных машин. Краткий обзор применяемых материалов. Особенности северного и тропического исполнений грузоподъемных машин. Пути снижения веса грузоподъемных машин: учет упруго-пластических деформаций, принципы оптимального проектирования. Основные понятия о надежности грузоподъемных машин.

6. Грузозахватные приспособления; общее устройство,

Назначение грузозахватных устройств, их влияние на производительность крана. Общие требования к грузозахватным устройствам. Захватные устройства для сыпучих грузов. Ковши. Грейферы двухканатные, одноканатные и моторные. Теория и расчет грейфера, выбор основных параметров. Контейнеры и контейниризация. Спредеры. Захватные устройства для штучных грузов, леса и металла. Грузовые электромагниты. Вакуумные захваты. Крановые подвески специальных типов.

7. Теория и расчет специфичных элементов грузоподъемных машин: грузовых подвесок, строп, траверс, гибких грузовых и тяговых органов, полиспастов, барабанов, блоков, звездочек, тормозных устройств, базовых несущих конструкций;

Назначение гибких органов, предъявляемые к ним требования и сравнительная оценка. Стальные канаты, их типы и конструктивные особенности; методика расчета стальных канатов и факторы, влияющие на их долговечность. Грузовые цепи и методика их подбора.

Блоки и барабаны: выбор их основных размеров, конструкции и материала. Потери при огибании блока гибким элементом. Коэффициент полезного действия блоков. Полиспасты прямого и обратного действия. Их назначение и область применения. Соотношение усилий, путей и скоростей. Коэффициент полезного действия полиспастов. Полиспасты одинарные и сдвоенные и их области применения. Анализ влияния типа и кратности полиспаста на параметры механизма. Расчет прочности барабана. Допускаемый угол огибания каната.

Крюки однорогие, двурогие и пластинчатые. Их конструкция, материал и расчет. Подвески крюков. Цепные и стальные проволочные чалочные органы.

Тормозные устройства. Назначение тормозов в грузоподъемных машинах. Классификация тормозных устройств. Тормоза радиального действия - колодочные и ленточные, осевого действия - конусные и дисковые; конструктивные особенности (грузовое и пружинное замыкание, размыкание с помощью длинноходовых электромагнитов, электромеханических и электрогидравлических толкателей), область применения и расчет. Выбор места установки тормоза в механизме грузоподъемной машины.

8. Приводы механизмов грузоподъемных машин; управление грузоподъемными машинами;

Обзор типов привода и их сравнительная оценка.

9. Теория и расчет механизмов грузоподъемных машин: подъема, передвижения, поворота, изменения вылета;

Основные схемы механизмов подъема, особенности их конструирования (разновидности соединения вала двигателя с редуктором и редуктора с барабаном) и расчета. Определение передаточного числа и мощности двигателя. Типы применяемых тормозных устройств.

Схемы механизмов передвижения с приводными колесами и канатной тягой, особенности их конструирования и расчета; определение сопротивления движению, мощности двигателя, передаточного числа. Области применения и сравнительный анализ механизмов с раздельным приводом, с тихоходным, среднеходным и быстроходным валом. Рельсы и ходовые колеса, их выбор и методы расчета. Определение числа приводных колес из условия отсутствия буксования, типы тормозов.

Опорно-поворотные устройства кранов на колонне, на поворотной платформе, на опорно-поворотном круге. Удерживающие устройства. Расчет элементов опорно-поворотных устройств. Схемы механизмов вращения, особенности их проектирования и расчета. Определение мощности двигателя и передаточного числа. Типы тормозов. Фундаментные плиты и фундаменты, принципы их расчета.

Схемы механизмов изменения вылета стрел (качанием стрелы в вертикальной плоскости и передвижением тележки по стреле). Схемы нагрузок, действующие на стрелу при изменении вылета полиспастом и гидроприводом. Определение мощности двигателя и передаточного числа механизма, предохранительные устройства.

Грейферные лебедки как средство механизации перегрузочных процессов и повышения производительности крана. Общие требования к грейферным лебедкам и их особенности для различных типов специальных кранов. Основные типы грейферных лебедок. Одномоторные грейферные лебедки с фрикционными планетарными муфтами: кинематические схемы, изменение усилий в канатах, особенности расчета. Расчет планетарных муфт. Двухмоторные грейферные лебедки с независимыми барабанами, с планетарной передачей. Понятие об оптимальном управлении грейферной лебедкой. Сравнение типов грейферных лебедок, диалектика их преимуществ и недостатков.

Многоскоростные лебедки как одно из средств выполнения технологических операций и повышения качества монтажных работ. Требования к многоскоростным лебедкам, их основные типы. Многоскоростные лебедки с планетарным редуктором, планетарной муфтой, дифференциальным полиспастом, их преимущества и недостатки. Перематывающие лебедки: области применения, принцип действия, условия сцепления, крутящие моменты, канатосборные устройства. Двухдвигательные лебедки с храповыми муфтами, их работа при отказе одного из двигателей, области применения.

10. Основные виды грузоподъемных машин: мостового типа, стреловые, консольного типа;

Мостовые, козловые и консольные краны. Особенности нагрузок и их расчетные комбинации. Типы конструкций тележек, механизмов передвижения кранов и их металлические конструкции; особенности их расчета. Устойчивость козловых кранов в рабочем и нерабочем состояниях.

Поворотные краны. Стационарные и передвижные поворотные краны с постоянным и переменным вылетом. Основные типы стреловых и уравновешивающих устройств, их схемы, сравнительная оценка. Выбор противовеса. Особенности расчета металлических конструкций кранов.

Башенные краны как эффективное средство механизации работ в строительстве и судостроении. Типы, параметры, общее устройство, специальные узлы. Стандарты на башенные краны. Нагрузки башенных кранов и их расчетные сочетания. Стреловые самоходные краны. Назначение, классификация, устройство и параметры. Особенности опорной рамы с выносными опорами. Типы стрел (телескопические и подъемные). Схемы механизмов выдвижения телескопических стрел.

Порталы портальных кранов. Требования к ним, развитие типов конструкций, диалектика их преимуществ и недостатков. Определение давлений на опоры порталов с учетом их жесткости и неровностей подкранового основания, влияние принимаемых допущений на результат расчета. Основы определения жесткости порталов как пространственных систем. Устойчивость портальных и башенных кранов с учетом нагрузок рабочего и нерабочего состояний.

Плавучие краны. Типы конструкций и основные параметры. Достижения российского плавкраностроения; краны "Черноморец", "Богатырь", "Витязь", "Кёр-оглы". Понятие об остойчивости Определение углов крена и дифферента. Влияние крена и дифферента на нагрузки механизмов крана.

11. Динамические нагрузки грузоподъемных машин, расчетные динамические схемы, методы теоретического и экспериментального определения динамических характеристик грузоподъемных машин.

Динамические расчетные схемы крановых механизмов и металлических конструкций. Динамические нагрузки при работе механизмов подъема, передвижения, вращения и изменения вылета. Перекосные нагрузки кранов мостового типа. Методы экспериментального определения динамических характеристик кранов.

5. Лабораторный практикум

1. Исследование напряженного состояния крюка на модели (Раздел 6)

2. Исследование работы клещевого захвата. (Раздел 6)

3. Исследование полиспаста(Раздел а 7)

4. .Изучение работы двухколодочного тормоза. (Раздел 7)

5. Исследование специальных муфт. (Раздел 7)

6. Исследование противоугонного устройства. (Раздел 7)

7. Исследование опорных давлений четырехопорных порталов. (Раздел 10)

8. Исследование работы башенного крана на модели. (Раздел 10)

6. Практические занятия

Целью практических занятий являются умения и навыки по определению основных параметров крановых механизмов. Примерный перечень тем практических занятий:

- Раздел 4. Построение циклограмм для мостовых, портальных, башенных, контейнерных кранов, кранов-штабелеров и определение длительности цикла и ПВ двигателей.

- Раздел 4 Расчетному определению параметров нагружения кранов и механизмов по соответствующим гистограммам и кривым распределения расчетных нагрузок, что является основой для отнесения механизмов и кранов к определенной группе режима работы.

- Раздел 7 Задачи силового и прочностного расчета характерных деталей кранов. При их решении требуется составить расчетную схему, построить эпюры силовых факторов и определить напряжения в опасных сечениях.

- Раздел 7 Крановые полиспасты: идентификация, силовой, кинематический и энергетический анализ.

- Раздел 7 Силового расчета крановых тормозов и прочностного расчета их деталей.

- Раздел 8. Проектировочный расчет и компоновка в плане механизмов подъема по заданной схеме без привязки к крану..

- Раздел 8. Проектировочный расчет механизма передвижения кранов и тележек..

- Раздел 11 Задачи динамики крановых механизмов как систем с жесткими связями. А

7. Курсовой проект

В курсовом проекте по индивидуальному заданию рассчитываются основные элементы, разрабатываются чертежи общего вида и сборочные наиболее характерных узлов кранов общего назначения с электрическим приводом - мостового, козлового, консольного или поворотного. Объем проекта - 3 листа чертежей формата А1 и 20 ¸30 страниц расчетно-пояснительной записки.

8. Учебно-методическое обеспечение

8.1. Рекомендуемая литература

Основная литература.

1. Александров М.П. Грузоподъемные машины: Учебник для вузов - М.: Высшая школа, 2000 - 552 с.

2. Бортяков Д.Е., Орлов А.Н. Грузоподъемные машины. Учеб. пособие/СПб. Гос. Техн. ун-т.-СПб, 1995.-88 с.

3. Лифты: Учебник для вузов/Под общей ред. Д.П. Волкова-М.:изд-во АСВ, 1999.-480 с.

4. Петухов П.З., Ксюнин Г.П., Серлин Л.Г. Специальные краны: Учебное пособие.-М.: Машиностроение, 1985.-248 с.

5. Серлин Л.Г. Задачи и упражнения для самостоятельной работы по курсам "Специальные краны и грузоподъемные машины".-Ленинград, 1987.-59 с.

Дополнительная.

1. Справочник по кранам: В 2 т./Под общей ред. М.М. Гохберга-Л.: Машиностроение, 1988.-Т.1: 536 с; Т.2: 560 с.

7.1. Технические средства освоения дисциплины.

1. Программа исследования работы механизма подъема крана в динамическом режиме.

2. Программа автоматизированного проектирования прямых стрел.

3. Программа автоматизированного проектирования шарнирно-сочлененных стреловых устройств.

4. Программа автоматизированного проектирования уравновешивающих устройств.

5. Программа автоматизированного расчета механизма изменения вылета.

8.2 Материально-техническое обеспечение дисциплины.

Установка для исследования специальных муфт, модель полиспаста, двухколодочный тормоз, модель крюка с тензостанцией, модель четырехопорного портала, модель противоугонного устройства, модель башенного крана.

9. Методические рекомендации по изучению дисциплины.

Практические занятия проводятся для расширения и углубления знаний, приобретенных студентами на лекциях, и способствуют выработке у них навыков в выполнении расчетов и проектировании элементов грузоподъемных машин.

На практических занятиях рассматриваются вопросы построения циклограмм, расчетного определения параметров нагружения кранов и их механизмов, задачи силового и прочностного расчетов характерных деталей и узлов (полиспастов, тормозов, механизмов).

Выполнение требований ГОС ВПО в рабочей программе учебной дисциплины подтверждаем:

Заказчик РПД Заведующий выпускающей кафедрой (декан факультета) (с указанием подразделения) ___________ __________________ (подпись) (ФИО) "____" ________ 2009 г.

Разработчик РПД Заведующий кафедрой ТТС ___________ Башкарев А.Я. (подпись) (ФИО) "____" ________ 2009 г.