«Оқушылардың техникалық шығармашылығы» пәні бойынша

Конструктор техникалық құрылғыны жобалауда неғұрлым экономикалық тиімділікті көздейді, яғни алған көрсеткіш құрылғыны шығаруға, пайдалануға кеткен шығындар қатынасымен сипатталады. Техникалық құрылғының жұмысы: өнімнің құны немесе пайдалы жұмыс, уақыт бірлігіндегі өнімнің оның өнімділігімен (өнімнің көлеміне немесе уақыт бірлігіндегі орындалған жұмысқа) және операциялардың құнымен байланысты пайдалы көрсеткіштермен анықталады. Өнімділікті жоғарылатудың негізгі тәсілі мәселен бірмезгілдегі операциялар санын немесе өңделетін бөлшектер санын арттыру, технологиялық циклдер уақытын қысқарту, технологиялық процестерді автоматтандыру іс-шараларымен байланысты. Экономикалық тиімділік көбіне сенімділікке байланысты техникалық құрылғылардың беріктілігі берілген функцияны өзінің негізгі сипаттамасын сақтай отырып орындау қабілеті.

Сенімділік тоқтаусыз, ұзақтық (долговечность), жөндеу жұмыстары жасалатын және сақталатын деген түсініктерді қамтиды. Сенімділіктің көрсеткіштері тоқтаусыз жұмыс жасау ықтималдығы, техникалық ресурсы, қызмет ету мерзімі және т.б.

Ұзақтылық бұл техникалық құрылғының анықталған уақыт ішінде немесе анықталған жұмыс көлемін орындағанға дейін жұмыс жасау қабілетін сақтау қасиеті. Сенімділікті арттырудың басты жолы конструкциялауда беріктік пен қаттылықты арттыру болып табылады. Беріктікті тиімді профил мен пішінді (форманы) қолданып, материал қасиетін максимальды пайдаланып және күшті конструкция элементтеріне бірдей түсетін етіп, салмақты арттырмай-ақ жоғарылатуға болады.

Конструктордың машинаны жобалауда басшылыққа алатын принциптерін қарастырайық. Олар үйлестіру (унификация-бірігейлендіру) принципі және конструкцияның технологиялылығы принципі.

Үйлестіру – конструкцияда көп қолданылуын, бір элементті, бір функцияға арналған объектілер санын тиімді қысқарту. Бұл типтік бөлшектер санынының бірнәрсеге тағайындалғанын қысқартуға, бұйымның өзіндік құнын азайтуға, пайдалануды және техникалық құрылғыны жөндеуді жеңілдетуге мүмкіндік береді.

Бірегейлендіруді конструкциялық, технологиялық, қолданылатын материал маркілерін үйлестіру және материалдардың типтік өлшемдері деп бөледі.

Оқу орнында конструкциялау және техникалық модельдеу кезінде үйлестіру практикада әртүрлі бөлшектер санын азайтуға, кішірейтуге, материалды аз жұмсауға әкеледі. Олар үйлестірілген бөлшектерді және құраушы бөлшектерді: қозғалтқыш құрылысын, редукторларды, сырғанау мойын тіректерін (подшипниктерін), қоректендіру көздерін, бекіту бөлшектерін, серіппелерді көп рет пайдалану және орын алмастыруды қамтамасыз ету үшін жағдай туғызады. Жаңа модельді немесе техникалық құрылғыны жобалау кезінде бар технологиялық жабдықтардың өзара үйлестірілген бөлшектері және құрастыру бірліктері пайдаланылады.

Конструкцияның технологиялылығы – бұл кешенді техника-экономикалық талаптарды қамтитын, оның өндірістік және пайдалану сипаттамасы. Технологиялылықты қамтамасыз ету процесі жобалаудан басталады. Машинаның негізгі кинематикалық схемасын дайындауда машинаға енетін буындар (венолар) санын азайтуға ұмтылады және жұмысшы органдарды біріктіреді. Бұл машинаның массасы мен габаритін дайындаудағы еңбек күші мен материал шығынын азайтады, оны пайдалану мен жөндеуді оңайлатады.

Жаңа машинаны шығаруда констуктор ең алдымен оны құрастыру мен дайындауды және пайдалану мен жөндеу жұмысын жеңілдету, арзандату жағын қарастырады. Құрастыру бірліктері мен бөлшектерінің жарамдылығы жүйелі тексерілуі қажет, оларды ауыстыруға машинаның оңай жеріне орналастырып, жеңіл және оңай болуын қарастырады.

Технологиялылықты қамтамасыз ету үшін материалды, оған түсетін ауырлықты, техникалық талаптарды ескереді. Арзан материалдың сапасын арттыруда қосымша шағын шығаруға тура келеді (термиялық өңдеу, т.б.).

Сондықтан материалды таңдауда арзанын емес, дайын бөлшектің өзіндік құнының минималдысын алуды басшылыққа алу керек.

Технологиялылықты арттыруда ең бастысы бөлшектердің бірінің орнына екіншісінің тура келуі қарастырылады. Констркуциялауда технологиялық бастапқы анықтаушы бола алмайды.

Конструкциялаудағы басты бағыт машинаның сапасын, оның сенімділігін, экономикалық тиімділігін арттыру болып табылады.

Ал, технология осы негізгі міндеттерді барлық құралдармен шешуді қамтамасыз ету қажет (ол конструкциялауға бағыт бермейді).

Көп жағдайда констуктор жаңа тапсырманы шешуде алдыңғы тапсырмаға ұқсас болса, өткен әдісті қолдануға тырысады, ұмтылады, ал егер бұл әдіс қажетті нәтиже көрсеткішін бермесе жаңа әдісті іздейді. Практикада техниканың түрін жаңалық ретінде ашып, шығаруда көптеген әдістер мен тапсырмаларды шешу тәсілдері қолданылады. Енді соларды қарастырамыз.

Ұқсастық әдісі (метод аналогии) – конструкциялау кезінде техникада, ғылымда немесе табиғатта өмір сүретін белгілі конструкцияны, форманы, процестерді, материалдарды және т.с.с. пайдалану. Ұқсастық модельдеу негізіне жатады. Мұндайда жауапты кезең ұқсастықты іздестіру болып табылады. Ұқсастықты пайдалану көбіне төмендегідей әдістер көмегімен жүзеге асады, олар: имитация (боямалау), псевдоморфизация, өлшемдерінің масштабпен өзгеруі және т.б.

Имитация – жаңа техникалық объектіге ұқсас белгілі объектінің формасын, түсін, сыртқы көрінісін беру. Жаңа объект ұқсас объектіден өзінің химиялық құрамы, құрылымы және басқа да қасиеттері бойынша ерекшеленуі мүмкін.

Псевдоморфизация – техникалық объектіні басқа объектінің формасында орындау (мысалы, ручканың тұтқасын мылтық тұтқасы түрінде дайындау).

Өлшемдердің масштабты өзгеруі - жаңа техникалық объектіні алу мақсатында белгілі техникалық объектінің өлшемін кішірейту немесе үлкейту.

Бір типті әр түрлі өнімділіктегі машиналарды алуда олардың өлшемдерін өзгертеді, бәрінен бұрын олардың ұзындығын, формасы мен көлденең қима өлшемін сақтайды (мысалы, жигули автомобильдерінің габаритті өлшемдері бір-біріне жақын).

Біріктіру әдісі – жаңа конструкцияны қарастыру кезінде құрастыру бірліктерін немесе олардың топтарын белгілі конструкцияның бөлшектерінде қолдану. Біріктірудің бірнеше нұсқалары болуы мүмкін.

Интегралдау – жаңа объектілерді алуда екі немесе бірнеше элементтерді біріктіру (арқылы) жолымен тағайындау (кіріктіру).

Агглютинация (жалғамалылық) – негізгі техникалық объектіге басқа бөлшекті біріктіру мен бір тағайындалғанды бөліп алу.

Агрегатирование құрастыру бөлшектерінің және жеке агрегаттарды геометриялық және функциональдық алмастыру негізде конструкциялау. Мұнда бөлшек жалпы базалық бөлшекке: тұрыққа (корпусқа), қаңқаға(рамаға), станинаға немесе т.б. біріктіріледі.

Модульды элементтер электронды өндірісте аппаратура конструкцияларында кеңінен қолданылады.

Микромодульдер – радиоэлектрондық бұйымдардың құрастыру бірліктерін диэлектриктен жасалған пластиналарды микросхемаға біріктіру.

Резервирование (сақтау) – бір типті құрастыру бірліктерінің және элементтерінің сенімділік санын объектіде сенімділікті арттыру үшін қолданады.

Компундирование – бұл машина немесе агрегаттардың жалпы күшін немесе қондырғы өнімділігін арттыру мақсаты үшін паралель қосу. Біріктірілген машиналар жеке агрегат түрінде тәуелсіз немесе бірімен бірі байланыста орналастырылады.

Секциялау әдісі (метод секционирования) – техникалық объектілерді секцияларға, ұяшықтарға, блоктарға, буындарға (звеноларға) жаңа объектілер алу мақсаты үшін даралау.

Түр өзгерту әдісі (метод модификация) – бұл (басты) негізгі конструкцияны өзгертпей жаңа өнімді шығаруға немесе машинаны басқа жұмыс жағдайына жабдықтау үшін машинаны қайта құру, бейімдеу. Мысалы, бейбіт өмірдегі трактор заут танк шығаруға бейімделген (Волгоград трактор ауыты).

Бірыңғайға келтіру қатары (унифицированные ряды).

Бірыңғайға келтіру қатары әртүрлі өндірістік машиналардың әртүрлі қуатын немесе өнімділігін басты жұмысшы органды өзгерту жолымен және әртүрлі үйлестіруді қолданып қайта құру, құрастыру. Мұндай қатарлар, семейство, гамма немесе машиналар сериясы деп аталады.

Техникалық модельдерді тұрғызу кезінде, көшіру, түп нұсқа және қолайлы жобалау әдістерін қолданады.

Көшіру әдісі жаңа модельді бар немесе толық дайындалған құжат бойынша модель дайындау. Ол модельді тұрғызу мерзімі шектелген уақытта, көшірме модель жасау үшін қолданылады. Спорттық жарыстар үшін модель көшірілмейді, олар шығармашылық іздеумен шектеледі.

Түп нұсқа әдісі немесе статистикалық жаңа үлгідегі модельдің параметрін алуда тұрғызылған моделдің статистикалық берілгендерді салыстыру жолымен тұрғызылады. Бұл әдісті қолдана отырып жоғары сипаттағы модель алу көзделеді.

Тиімді жобалау әдісі – инженерлік әдіспен ең тиімді модель параметрлерін іздеу.

Конструкция жасалу кезінде күшейтіледі. Қарапайым цилиндр форманы конустық және сфералық формамен салыстыруда жоғары баға беру; өткір бұрыштан қашқақтау, фаскіні дөңгелектеп алу, бір беттен екіншіге жатық өтуде орындау. Қоршаған орта қатты әсер етеді – ауа құрамы, метерелогиялық жағдайлар (ылғал, ауа қозғаысы, температура, ауаның қысымы), жарықтану, шуыл және діріл, ортадағы адамның қозғалысы жылдамдығы, үдеуі және шектен тыс күш түсуі, салмақсыздық және т.б. Эргономика бұл факторлардың адамға әсер етуін зерделейді, «комфорт аймағын» анықтайды және қауіпті ықпалдардан қорғау құралдарының даярламасы әзірлейді.

Эргономикалық басты талап машиналарды басқару органның қорғаушыларын көркем конструкциялауға қойылады. Ертеректерде конструкторлар «машинадағы адамға» деген қағидамен жұмыс жүргізген. Бірінші жоспарда конструкция және технология талаптары қарастырлыады, ал одан кейін адам дайын өнім өндіруге бейімделуі қажет болды. Бұл қағиданың орнын, басқару органын «Адамнан – машинаға» принципі бойынша конструкциялау алмастырды. Алдымен адамның психофизиологиялық мүмкіндіктерді зерделенді, содан соң соған негізделіп конструкция даярламасы әзірленеді.