Конкурсные задания для студентов1-го курса

Задание 1

Чтобы лучше понять путь развития машиностроения, следует напомнить об основных вехах создания и совершенствования этих материальных основ.

История развития машиностроения началась с создания часов. Каких только часов не было изготовлено за пять тысяч лет! Цветочные и солнечные, водяные и песочные, механические и электрические, электронные и атомные... Известны часы гигантских размеров (например, для изготовления часов, установленных на высотном здании Московского Государственного университета, было израсходовано около 9 т коррозионно-стойкой стали, каждая их стрелка весит 80 кг) и часы миниатюрные, величиной с горошинку. О часах можно было бы написать немало интересных рассказов.

И действительно. Если внимательно проследить путь развития машиностроения и отдельных его отраслей, тонетрудно заметить многочисленные случаи (как в элементах конструкции, так и в технологических процессах) успешного использования опыта мастеров часовых дел. Например, конструкция пружин, методика изготовления и обеспечение постоянства действия этих капризных деталей, а также способы обработки мелких зубчатых колес, технология компактной сборки большого количества частей в относительно малом корпусе и многие другие важные технические решения были позаимствованы машиностроителями и приборостроителями у часовщиков.

Вопросы: А. Где и когда были впервые установлены механические башенные часы, которые приводились в движение грузом, подвешенным на канате к барабану? Б. Кто и когда впервые использовал в часах вместо гирь стальную пружину? В. Общепризнанным изобретением механических часов является X. Гюйгенс, который предложил (1657 г.) применить маятник в качестве их регулятора. Однако у этого талантливого механика не возникла бы эта идея, если бы он не воспользовался замечательным открытием Галилео Галилея. О каком открытии идет речь?

Задание 2

Некоторые считают, что сверлильные станки — это разновидности токарных станков. Между тем первые сверлильные устройства появились в далекой древности, когда человек еще даже и думать не мог о токарном деле. На рис. 1 показан снаряд для сверления отверстия первобытным человеком с помощью вращающейся палки (прообраз сверла), торец которой он прижимал к обрабатываемому камню. Подобным способом древние люди не только добывали огонь, но и создавали себе разные орудия труда (молот, топор и т. п.). Сегодня группа сверлильных станков охватывает весьма обширный диапазон типоразмеров, а используемые в них инструменты имеют диаметр от сотых долей до нескольких сотен миллиметров.

Рис. 1. Сверлильный снаряд для добывания огня и образования отверстий в орудиях труда древним человеком (3 тыс. лет до и. э.)

Вопросы: А На рис. 2 показаны различные металлорежущие станки. Определите назначение каждого из них. Б. Чем отличаются станок-автомат от станка- полуавтомата? Автоматическая линия от станка-автомата? Станок с числовым программным управлением (ЧПУ) от традиционных металлорежущих станков, включая полуавтоматы и автоматы?

Задание 3

В поисках идеального резца. Ученых, инженеров, рабочих-новаторов, отдавших многие годы жизни научным поискам оптимальных конструкций металлорежущего инструмента, можно по одержимости сравнить лишь с алхимиками, искавшими заветный «философский камень». Однако разница между ними весьма велики. Речь идет не только о реальности цели. Создателей инструмента неизменно подхлестывали насущные потребности развивающегося машиностроения и его ос- ионы — металлообработки. Инструмент должен был соответствовать требованиям времени. От него многое зависело. И прежде всего—производительность труда, являющаяся, как известно, мерилом уровня развития человеческого общества. Еще в начале XX в. известный американский инженер и экономист Ф. В. Тейлор отметил, что вся экономия обработки лежит на острие резиа. Статистикой установлено, что в современном машиностроительном производстве расходы на инструмент составляют 25—30% общей стоимости механической обработки. В истории развития станкостроения известны резкие скачки производительности труда, вызванные созданием и освоением новых более прогрессивных режущих инструментов. Каждый раз, когда казалось, что наступила пора сдавать резец в музей, он преобразовывался и снова становился лидером.

Известно, что в настоящее время непрерывно расширяется применение бесстружечных методов металлообработки, в том числе горячей и холодной штамповки, точного литья, порошковой металлургии и т. д. Эти методы способны снизить трудоемкость, а также сократить потери металла, электроэнергии и других ресурсов.

Однако, как показывает анализ современного производства, они еще не в состоянии соперничать со всеми процессами резания металла, а лишь могут их дополнять. По оценке многих прогнозистов технического прогресса, полное исключение ремни ни из состава основных технологий металлообработки не предвидится. Вот почему в технически развитых странах не ослабевает внимание к работам по созданию новых металлорежущих станков и параллельно с чтим — к совершенствованию режущих инструментов и созданию их новых видов.

Вопросы: Какой из перечисленных ниже инструментов является режущим? А. Фреза. Б. Сверло. В. Дорн. Г. Зенкер. Д. Шлифовальный круг. Е. Хонинговальная головка. Ж- Алмазный выглаживатель. 3. Шевер. И. Раскатник. К. Долбяк. Л. Притир. М. Прошивка. Н. Развертка. О. Протяжка. П. Зубило. Р. Валки прокатного стана. С. Шабер. Т. Фильер.

Задание 4

Резка - одна из самых обычных операций по обработке металлических заготовок. Исторически сложилось, что наиболее известными и распространенными резки металла являются механические - резка ножницами, резцами, пилами, фрезами и так далее. Но есть и другие способы, которые тоже имеют много преимуществ и часто используются на заводах.

Например, резать металл можно водой, светом, потоком частиц, химическими реакциями.

Вопрос: Что это за способы, и как могут вода, свет, поток частиц и химические реакции резать металл?

Задание 5

Странная история одного металла. В наше время алюминий и его сплавы широко применяют в машиностроении и многих других отраслях народного хозяйства. А в 80-х годах XIX века этот замечательный металл лишь в редких случаях использовали для деталей машин, хотя его ценные конструкционные свойства уже были известны специалистам. Главной причиной этого «невнимательного» отношения к алюминию были сложность и дороговизна его выплавки. Лишь после разработки (независимо во Франции и Америке) достаточно эффективного способа получения алюминия из руд, стало возможным широкое и рациональное применение этого металла в конструкциях различных машин. Любопытно, что изобретатели этого способа родились и умерли в одни и те же годы.

Ныне, спустя сто лет, алюминий (и его сплавы) является одним из важнейших конструкционных материи лов, с которыми приходится иметь дело машиностроителям.

Вопрос. Кто является авторами указанного способа получения алюминия? Почему в XIX веке алюминий стоил как драгоценный металл?

Задание 6

Воздух — мастер на все руки. Спросите у любого человека: «Для чего нам нужен воздух?», и он скажет: «Чтобы дышать». Ответ, безусловно, правильный, но далеко не полный. В технике, например, воздух с давних времен широко используют для многих целей. Первобытный кузнец, работая мехами — простейшим воздушным насосом с ручным приводом, — фактически уже положил начало эксплуатации воздуха. И, подняв парус на старинном суденышке, древний рыбак также пользовался воздухом. То же самое можно сказать и о механике первого «ветряка». Л винтовой самолет мог бы летать без помощи воздуха? Конечно, нет.

Не будет преувеличением сказать, что в наше время нет ни одной отрасли, где бы не применялись различные пневматические устройства. И это особенно присуще машиностроению: например, крепежные приспособления и штампы с пневматическим зажимом, пневмозубила, пневмодрели, пневматические шлифовальные головки и т. п. Любопытно отметить, что с появлением новых изобретений устройства, в которых используется воздух, неоднократно объявлялись отжившими свой срок. Однако жизнь опровергла это.

Вопрос. Подумайте и назовите двенадцать различных устройств, в которых успешно используется воздух. Поясните, для каких целей (технологических, метрологических, транспортных и др.) они используются?

Задание 7

Вибрация — враг или друг?. Вибрация окружает нас повсюду. Мы ее часто ощущаем и поезде и трамвае, вблизи работающих машин и агрегатов, на металлорежущих станках и т. п. Сколько бед она принесла при освоении сверхскоростных самолетов, нередко разлетавшихся вдребезги, пока был преодолен «звуковой барьер», как жестоко может сказаться ее действие на космических кораблях, отправляющихся в далекий путь, особенно при их возвращении в плотные слои атмосферы. Стальные мосты часто не выдерживают этого мощного действия природы. От вибрации трудно укрыться. Можно уйти глубоко под землю, чтобы найти покой, необходимый, например, для нормальной работы особо точной аппаратуры. Но и там наиболее чувствительные приборы обнаружат отголоски вибрации. Даже значительные расстояния от ее возбудителя не могут избавить нас от этого вредного действия. А какие недуги приносит она людям, непосредственно соприкасающимся с вибрирующими объектами (например, при работе пневмозубилом), или находящимся вблизи прессов, двигателей и других источников вредных колебаний! Длительное воздействие на человека вибрации приводит к безжалостно разрушающей живые клетки организма, так называемой, «вибрационной болезни».

Но как же быть? Остается один выход — обуздать это опасное явление природы, найти пути сокращения его до минимума или найти ему применение для решения производственных задач. Над этим неустанно трудятся многие ученые, инженеры и другие специалисты. Можно, например, обеспечить необходимое ориентирование различных заготовок при их загрузке в станок-автомат или приспособить вибрирующий лоток для удаления отходов из-под штампа, можно с высокой производительностью галтовать и очищать металлические заготовки от ока лины и других загрязнений в вибробарабанах или ускорить прохождение через трубопровод нефти в 5 раз, керосина в 10 раз и воды и бензина в 20 раз; можно обеспечить интенсификацию работы конвейеров и повысить производительность работы различных механизированных инструментов, уплотнить бетонные изделия и т. д. Поле деятельности технологов и новаторов здесь неограниченно.

Итак, вибрация может быть и врагом и другом

Вопрос. А. Назовите несколько известных вам машин и инструментов, приборов или других устройств, в которых используется вибрация.

Б. Назовите пять ручных инструментов, эффективность работы которых может быть повышена посредством вибрации, и поясните свою идею.

Задание 8

Развитие новых отраслей машиностроения, повышение характеристик машин связано с использованием новых жаропрочных, высокопрочных и вязких конструкционных материалов, обработка которых резанием затруднительна, а часто и невозможна, особенно при изготовлении ответственных деталей, сложных и точных по форме. В связи с этим уже достаточно давно ученые ищут способы, позволяющие по-новому вести обработку. В свое время российские и советские ученые открыли способы, которые были связаны с преобразованием электрической энергии в различные физические воздействия, что позволяло удалять или наоборот, наносить металл на детали.

Вопрос: Что такое электрические методы обработки? Где их наиболее часто используют?

Задание 9

Часто конструкторы ставят перед технологами задачи, которые не легко реализовать. Например, в детали может потребоваться выполнить отверстие, но не обычное, круглое, а квадратное. Обычным сверлом или фрезой такое отверстие не получить, особенно если оно глухое. Но есть способы решения этой задачи.

Вопрос: Как получить квадратное отверстие в твердом материале (металле или стекле)?

Задание 10

Традиционно считалось, что чтобы получить какую-то деталь надо взять заготовку и удалить с нее лишний металл. Или, например, взять несколько элементов и соединить их сваркой. Но в последние годы появилась новая технология, которая позволяет не удалять, а добавлять металл, «выращивая» или «печатая» детали.

Вопрос: О какой технологии идет речь? Все ли детали машин уже можно «напечатать»?

Задание 11

В технологии машиностроения далеко не всегда детали обрабатываются инструментом, сделанным из металла или его сплавов. Например, для окончательной обработки (шлифования, полирования, притирки) используют так называемый абразивный инструмент, к которому относят шлифовальные круги, ленты, бруски. Абразивный инструмент изготовляют из твёрдых горных пород и минералов: природных – алмаз, корунд, наждак, кварц (кремень), пемза и др. и искусственных –синтетический алмаз, электрокорунд, эльбор и др. Такие материалы состоят из абразивных зёрен –кристаллических осколков (кристаллитов) либо моно – или поликристаллов, острые края которых являются своеобразными мини-резцами. Абразивный инструмент бывает жёсткий в виде круга, сегмента, бруска (в них зёрна находятся в связанном состоянии) либо гибкий, напр. Шлифовальная лента, шкурка (в них абразивные зёрна наклеены на основу – бумагу, ткань и т.п.), а также в виде порошков и паст, используемых в свободном виде. Абразивная обработка применяется, когда требуется повышенная точность размеров предварительно обработанной детали для достижения более высокого качества её поверхности (т. е. большей гладкости), а также для резки заготовок и заточки режущих инструментов.

Вопрос: А какое отношение к абразивной обработке имеют такие «вкусные материалы», как грецкий орех и вишня?

Задание 12

Воронежская область – регион, в котором имеется сильный научный потенциал, основанный на исследовательской базе вузов, отраслевых научно-исследовательских институтов и конструкторских бюро, а также высокотехнологичных предприятий. В свое время это позволило организовать серийное производство ракетно- космической техники.

Вопрос: назовите крупнейшее в Воронежской области предприятие по производству ракетных двигателей. Что Вы знаете об этом заводе и что он выпускает?

Дата добавления: 2015-12-19; просмотров: 10; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

12 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!