Учебное пособие 1978

ное высшее учебное заведение должно придерживаться следующих ориентиров. Оно должно:

-ориентироваться на обучение людей в течение всей их жизни (непрерывное образование);

-уделять внимание формированию и развитию навыков самообразования;

-предоставлять обучающимся свободу в выборе времени и темпов обучения, места обучения;

-способствовать самоосознанию личности в современном обществе, что невозможно осуществить без информационной открытости.

Анализ основных направлений развития образования подтверждает, что решение проблем, которые возникли перед традиционными формами обучения такой учебной дисциплины как "Инженерная графика", являются наименее проработанными и с организационной, и с науч- но-методической стороны.

Фундаментальной основой профессионального инженерного проектирования является высокое качество графической подготовки студентов. Для обучения в техническом университете эта проблема особенно актуальна.

Для активизации учебно-познавательной деятельности студентов в процессе дистанционного обучения учебная информация предъявляется графически и сопровождается пространственными графическими моделями, усиливающими эффект ее наглядности.

Для краткости геометрических предложений, обозначения геометрических фигур, отображения их отношений между собой в пространстве, алгоритмов решения типовых задач и доказательств теорем, используются обозначения и символы, принятые в курсе математики.

Структуризация учебно-методического материала позволяет студенту самостоятельно, в комфортном для него темпе, продвигаться по программе и успешно выполнить домашние графические работы.

Для самоконтроля усвоения учебной информации, а также для получения методической помощи, в случае необходимости, студенты могут пользоваться автоматизированными контрольнообучающими программами, разработанными по многим темам инженерной графики. Использование студентами этих программ оказывает им существенную помощь при подготовке к экзамену или зачѐту по инженерной графике.

121

Включение в структуру программ решения задач, ориентированных на будущую профессиональную проектировочную деятельность, позволяет студентам уже на начальном этапе обучения почувствовать актуальность глубокого усвоения графических дисциплин в овладении избранной профессией.

Автоматизированный итоговый контроль по темам или по всему курсу учебной дисциплине позволяет произвести оценку знаний студента.

Объективная оценка как логическое завершение когнитивного процесса познания является важным моментом дистанционного обучения.

С целью обеспечения соответствующих условий в структуру тестирования остаточных знаний вносятся не просто вопросы по темам, а каждая тема разбивается на блоки вопросов со своими весовыми коэффициентами значимости. В зависимости от того, касается информация основных понятий, основных правил и методов, или умения решать задачи и применить индивидуальные способности к принятию оригинального решения, весовые коэффициенты различны. Они также зависят от значимости темы в логической структуре учебного курса. Кроме того, каждый блок вопросов в теме имеет свои метки, которые в процессе тестирования анализируются. По ним выявляют характер особенностей структуры знаний и мышления тестируемого, что дает возможность выбрать ход дальнейших действий по тестированию и приблизить субъект к его максимально возможной оценке. Такая система, в совокупности, позволяет не только дать объективную оценку, но и рекомендовать пути улучшения знаний. Таким образом, продемонстрировав тестируемому дружественность и объективность системы оценивания его знаний, можно снять высокое психологическое напряжение момента сдачи экзамена или зачета. При этом мы достигаем самого главного с педагогической точки зрения: сохранения у тестируемого мотивации учения, заинтересованности в работе, отсутствия страха, боязни неудачи.

Для иногородних студентов-заочников дистанционное обучение является идеальным видом обучения в период между установочными занятиями, не требующим посещения планируемых деканатом обязательных консультаций, дающим возможность анализировать, оценивать и управлять своей собственной учебной деятельностью.

122

Дистанционное обучение побуждает интерес к предмету, к самообразованию, самовоспитанию, самоконтролю, учит предвидеть последствия и результаты своих учебных действий, формирует способность к коррекции своей учебно-познавательной деятельности. Такая форма обучение стимулирует желание самостоятельно разобраться в сложных учебных ситуациях, а в итоге повышает не только качество графической подготовки, но и обеспечивает высокое качество профессионального инженерного проектирования и конкурентоспособность будущих специалистов на рынке.

Воронежский государственный технический университет

УДК 627

Т.П. Кравцова Ю.С.Золототрубова, В.Н.Проценко

АНАЛИЗ СОВРЕМЕННЫХ СПОСОБОВ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ МАШИН

Рассмотрены проблемы современного состояния вопроса в основных методов восстановления, приведены классификации деталей, подлежащих восстановлению.

Изношенные детали машин в большинстве случаев подлежат переплавке и проходят полный цикл от изготовления металла, заготовки и новой детали, включая химико-термическую и термическую обработку на предприятиях соответствующих профилей (металлургического, литейного, обработки металлов давлением и металлообрабатывающего). Такой длительный цикл изготовления новой детали требует больших энергетических и трудовых затрат, при переплавке изношенных деталей выгорает до 20 % металла, в первую очередь таких дефицитных и дорогостоящих элементов, как Сr, Ni и др. То есть в атмосферу с угарным газом уходит каждая пятая деталь. Технологии восстановления изношенных деталей не только позволяют значительно экономить материальные, трудовые и энергетические ресурсы, но и способствуют оздоровлению экологии за счет своевременной утилизации изношенных деталей. Среди деталей, восстановление которых экономически целесообразно, особое место занимают детали, ограничивающие ресурс машин.

123

В настоящее время в промышленности существует несколько принципиально различных способов восстановления изношенных деталей машин. К ним относятся:

-газотермическое напыление;

-азотирование;

-электроэрозионное легирование;

-плазменное упрочнение;

-плазменная закалка;

-наплавка.

Рассмотрим основные особенности каждого из указанных методов.

Газотермическое напыление позволяет разрабатывать технологию восстановления коренных и шатунных шеек коленчатых валов с получением покрытий с высокими физико-механическими и эксплуатационными свойствами. Данный метод экономически целесообразен при использовании технологии упрочнения и восстановления деталей на крупных предприятиях, занимающихся одновременно производством и капитальным ремонтом выпускаемой продукции. На специализированных ремонтных предприятиях технологическое оборудование для восстановления по своим точностным характеристикам всегда уступает металлообрабатывающему оборудованию машиностроительных предприятий, при этом допуски на восстановленные детали в 1,5-2 раза превышают допуски на вновь изготовленные детали, существуют и другие негативные факторы, приводящие к низкому качеству отремонтированной техники. Использование оборудования для газотермического напыления позволяет повысить надежность отремонтированной техники. Это достигается применением прогрессивной технологии и последующей механической обработкой. Данная технология восстановления позволяет получать покрытия с высокими физико-механическими свойствами, когда ресурс восстановленной детали увеличивается в 1,5-2 раза. Такую технологию следует рассматривать как упрочняющую и ее применение целесообразно не только для восстановления изношенных деталей, но ми для упрочнения новых при изготовлении. Например, индустриально развитые страны в Европе и США в основном используют газотермическое напыление для упрочнения поверхностей новых деталей (особенно в авиации и космонавтике). Особенно это актуально при создании машин с высоким ресурсом работы без капитального ремонта.

124

Метод азотирования ионизированным азотом в плазме тлеющего разряда – ионное азотирование (ИА) заключается в обработке поверхности детали или инструмента потоком ионов азота. При этом процесс упрочнения может проводиться на экспериментальной установке НГВ 6,6/6И1 с использованием реакционного газа

– диссоциированного аммиака. Установка укомплектована устройством для ИА внутренних поверхностей втулок гильз и т.п. с использованием дополнительного анода. Поверхности сквозных отверстий (диаметр 3 мм) и пазов (3 мм) упрочняются в процессе ИА.

Преимущества ИА по сравнению с обычным жидкостным и газовым азотированием:

-возможность целенаправленного контроля структуры поверхностного слоя;

-отсутствие поводок и коробления;

-исключение наводораживания и предотвращения развития процессов отпускной хрупкости в основном металле;

-сокращения продолжительности обработки.

Для упрочнения и нанесения защитных покрытий применяется метод электроэрозионного легирования (ЭЭЛ). Технологическая сущность ЭЭЛ состоит в перенесении легирующего материала анода на легируемую поверхность при искровом разряде в воздушной среде. Благодаря значительной гамме металлов, которые можно использовать при ЭЭЛ, участию межэлектродной среды в процессе формирования поверхностных слоев, этим методом можно в широких пределах изменять механические, термические, электрические, термоэмиссионные и другие свойства рабочих поверхностей деталей.

Метод ЭЭЛ универсален, он используется для: увеличения твердости, коррозионной стойкости, износожаростойкости; снижения способности к схватыванию поверхностей при трении; восстановлению размеров инструмента, деталей машин и механизмов; проведения на обрабатываемой поверхности микрометаллургических процессов для обрабатывания на ней необходимых химических соединений; создания на рабочей поверхности переходных слоев определенной шероховатости; нанесения радиоактивных изотопов; применения в декоративном искусстве и др.

К основным особенностям ЭЭЛ следует отнести: - локальную обработку поверхности;

125

-высокую прочность сцепления нанесенного материала с

основой;

-отсутствие нагрева детали в процессе обработки; - возможность использования в качестве обрабатывающих материалов как чистых металлов, - так и их сплавов, металлокерамических композиций, тугоплавких соединений и т.п.;

-диффузионное обогащение поверхности катода (детали) составными элементами анода (электрода) без применения размеров детали; отсутствие необходимости специальной подготовки поверхности.

Разработанные технологии ЭЭЛ позволяют упрочнять металлорежущий и штамповый инструмент, производить восстановление и упрочнение изношенных участков деталей машин. Например, методом ЭЭЛ возможно восстановление (до 2,5 мм на диаметр) посадочных мест валов роторов насосов, компрессоров, электродвигателей, центрифуг и другого промышленного оборудования.

Размеры деталей, подвергаемых восстановлению и упрочнению, определяются размерами токарного станка, на котором они могут быть установлены. К прогрессивным технологиям ремонта, восстановления, упрочнения и обновления машин, механизмов, оборудования и металлоконструкций, рекомендуемым для внедрения, относятся: финишное плазменное упрочнение. Его сущность – это безвакуумное поверхностное упрочнение инструмента, штампов, деталей машин с нанесением аморфного износостойкого покрытия

толщиной 3 – 4 мкм без изменения шероховатости поверхности при нагреве изделия менее 100о С. Основными достоинствами метода являются многократное повышение стойкости и работоспособности режущего инструмента, штампов, ножей, пил, пресс-форм, калибров, фильер, шестерен, подшипников, деталей машин типа валиков, кулачков, направляющих, фиксаторов, прижимов, толкателей и т.д.

Эффективность способа основана на повышении ресурса работы деталей и инструмента минимум в два раза при себестоимости процесса, не превышающей 5 – 10 % от себестоимости изготовления или стоимости готового изделия.

Новым методом восстановления деталей машин является плазменная модификация поверхности. Сущность метода заключается в повышении износо- и коррозионностойкости, а так же твердости низкоуглеродистых сталей в результате скоростных химикотермических взаимодействий металла с атмосферой плазмы. Метод

126

используется при многократном повышении стойкости транспортных колесных пар, рельс, стрелочных переводов, крупногабаритных деталей нефтедобывающего оборудования, путеремонтной техники, лопаток паровых турбин и др. К основным достоинствам метода относятся повышение работоспособности деталей и изделий минимум в два раза, сокращение потребности в запасных частях.

Плазменная закалка материала поверхности осуществляется на глубину до 1,5-2 мм (с оплавлением или без оплавления) с возможностью регуляции параметров поверхностного слоя. Метод плазменной закалки предназначен для упрочнения контуров резьбы ходовых винтов, шестерен, зубчатых колес, реек, рабочих профилей, копиров, а также разнообразных пазов, канавок, отверстий; направляющих, шпинделей, валов, осей, штоков; деталей текстильных машин, ножей для обработки дерева, бумаги, синтетических материалов; рамных и дисковых пил, игл, лезвий бритв, прокатных валиков, коленчатых и распределительных валов, деталей газораспределительных механизмов двигателей; режущего и мерительного инструмента, штампов, напильников и др. Метод эффективен за счет обеспечения повышенного (минимум в 2 раза) ресурса работы упрочненных изделий при минимальной себестоимости (расход электроэнергии при плазменной закалке в 8-10 раз меньше, чем при закалке ТВЧ).

Еще одним способом восстановления деталей машин является развитие технологий наплавки. Сущность метода заключается в нанесении покрытий порошковыми, проволочными материалами, электродами (нажелезной, никелевой, кобальтовой и медной основах) слоями толщиной от 1 до 4 мм. К новым технологиям наплавки относятся: скоростная плазменная наплавка порошковых покрытий толщиной 0,3 – 2 мм с производительностью до 200 кв.см/мин с минимальным нагревом изделия; плазменная наплавка-напыление – нанесение порошковых покрытий толщиной 0,5 – 4 мм с гибким регулированием ввода тепла в порошок и изделие плазмотроном с двумя дугами – пилотной и основной. Назначение метода: восстановление валов, кулачковых газораспределительных механизмов и топливных насосов, валов коленчатых компрессоров, валов и осей трансмиссий, золотников, штоков, плунжеров гидросистем; отверстий шатунов двигателей внутреннего сгорания, посадочных отверстий в блоках цилиндров, валов-шестерен масляных насосов, втулок нагруженных насосов, вилок полуоси, цапф, клапанов с износом

127

фаски и стержня; крестовин кардана; шнеков смесителей и транспортеров сыпучих материалов;протяжей, ножей, дисков, штампов, деталей нефтеперекачивающего оборудования и др. Эффективность применения методов достигается за счет сокращения трудовых, сырьевых и энергетических затрат, связанных с изготовлением и приобретением запасных частей, изготовления новых деталей с повышенным ресурсом работы.

Воронежский государственный технический университет

УДК 378

О.К. Битюцких, Т.П. Кравцова, М.Н. Подоприхин

ОБЩЕПРОФЕССИОНАЛЬНАЯ ПРОЕКТИРОВОЧНАЯ ПОДГОТОВКА СТУДЕНТОВ ТЕХНИЧЕСКОГО ВУЗА В КОНТЕКСТЕ СОВРЕМЕННЫХ ТРЕБОВАНИЙ

В статье описывается сущность проектировочной деятельности инженера и современные требования к качеству ее подготовки

Современная высшая школа переживает период реформ, обусловленных переходом к новой образовательной парадигме, приоритетами которой являются интересы развития личности, адекватные тенденциям интенсивного развития общества. Осуществляемые преобразования определяют появление новых целей высшего образования. Эти цели заключаются в достижении такого уровня образованности как отдельной личности, так и общества в целом, который обеспечивает решение жизненно важных задач их динамичного развития. Особая ответственность за качественную подготовку специалистов с требуемыми профессиональными качествами и ложится на высшую техническую школу.

Отечественный и зарубежный опыт развития системы высшего технического образования подтверждает известное положение о том, что для эффективного решения проблемы совершенствования общепрофессиональной подготовки будущих инженеров необходимо учитывать противоречия условий функционирования этой системы между:

128

возрастающим уровнем сложности практических проект- но-конструкторских задач, встающих перед выпускниками высшего технического учебного заведения, и реальным содержанием подготовки их к будущей профессиональной деятельности;

стереотипным построением образовательного процесса и необходимостью индивидуально-творческого подхода к формированию профессионального мастерства – практических проектировочных компетенций выпускника технического вуза;

массовым характером инженерной профессии и потребностью производства в творчески работающих, обладающих профессиональными компетенциями инженерах.

Эти противоречия проектируются на все составляющие подготовки специалиста в техническом вузе, в том числе, и на ОПППП.

Для преодоления обозначенных противоречий, создания эффективных механизмов реализации системно-деятельностного подхода к развитию личности будущего специалиста технического профиля, формированию его профессиональных компетенций необходима разработка концептуально-компетентностной модели специалиста и модели образовательного процесса его подготовки, обеспечивающей устойчивые связи между целями, содержанием, методами, формами, средствами и достигаемыми при этом результатами. При этом в основе такой подготовки должна быть главная цель – формирование социально-профессиональных компетенций обучающихся, а, в частности, у будущего специалиста МП – практических проектировочных компетенций.

Современному инженеру-конструктору приходится работать

вочень сложных условиях, сталкиваясь с целым рядом серьезных проблем. Существующие традиционные методы инженерного проектирования хорошо зарекомендовали себя на уровне разработки отдельных процессов, агрегатов и типовых машин, когда есть основа для сравнения и масса альтернатив обозрима. Резкое увеличение количества различных систем, быстрый рост объема научнотехнической информации, используемой в конструкторских разработках, сокращение сроков создания новых изделий и уменьшение времени их морального старения - все эти факторы приводят к тому, что объем необходимых проектных работ возрастает примерно в 10 раз через каждые 10 лет. Такими темпами, разумеется, число «инновационных» конструкторов расти не может. Возникает и все более усугубляется разрыв между необходимым и фактическим числом

129

специалистов проектных работ. В результате большинство проектов новых технических средств все менее прорабатываются, что снижает их качество.

Проектирование - это, пожалуй, единственная область интеллектуальной деятельности человека, где с момента ее зарождения и до наших дней достигнуты самые скромные результаты в повышении производительности труда. Даже такой мощный и эффективный инструмент, каким в руках высококвалифицированного проектировщика являются системы автоматизированного проектирования (САПР), не исправляет положения коренным образом в силу того, что, к сожалению, еще не создана общая теория инженерного проектирования. Современное инженерное проектирование это сложный и специфичный вид творческой деятельности, в котором гармонично сочетаются наука, искусство и математика.

Поэтому одной из главных задач профессионального технического образования, особенно по специальностям машиностроительного профиля является обучение будущих специалистов решению изобретательских задач и совершенствованию всех аспектов общепрофессиональной практической проектировочной подготовки.

Ведущие технические вузы страны давно начали разрабатывать методологию инженерного проектирования, которое является «системным» и, по словам профессора МЭИ В.Ф. Взятышева, представляет собой специфический вид профессиональной деятельности инженера, включающий рождение идей, принципов, структур, анализ и оптимизацию вариантов и, по существу, состоит в разработке методологии техники новых поколений.

Но в учебных планах технических вузов пока нет таких важных дисциплин, как «Инженерное дело», «Инженерное проектирование», «Методы поиска новых технических решений», «Алгоритмы решения творческих задач». Время же ставит настоятельную задачу пересмотра базы и содержания инженерно-проектной подготовки инженеров, усиление ее творческого начала.

Исследователи некоторых ведущих технических вузов страны (МЭИ, МГТУ им. Э. Баумана и др.) отмечают, что «курс инженерного проектирования надо читать на начальном этапе общепрофессиональной подготовки, чтобы заложить не только мировоззренческую, но уже и процедурную, методологическую основу для того, чтобы в курсовых проектах студенты могли эти средства использовать. Но методология должна быть проведена по всем курсам».

130