 |
Типовые технические задачи по практическим занятиям
|
|
|
|
Задача № 1. Вентиляционные трубы есть во всех жилых и производственных зданиях. Через них выходит наружу отработанный воздух. Однако зимой они обмерзают, на внутренней поверхности образуется наледь от конденсирующейся влаги отходящего воздуха, которая может перекрыть все сечение трубы. Придумано множество механических устройств, удаляющих наледь, но все они ненадежны. Они сами обмерзают, требуют обслуживания. Нужны новые идеи.
Задача № 2. При монтаже панельных домов приходится соединять трубы, заранее заложенные в отдельных элементах. Проще всего соединять пайкой, но из-за неточностей монтажа зазоры между соединяемыми трубами могут достигать нескольких сантиметров, а для пайки нужны малые капиллярные зазоры, чтобы в них удерживался припой. Как быть?
Задача № 3. Одно из слабых мест в автомобиле - аккумулятор. Если он немного "подсел", то автомобиль не завести в первый момент: аккумулятор должен отдать большую энергию, чтобы провернуть тяжелый мотор, при этом его напряжение падает настолько, что он не в состоянии дать искру для зажигания. Как быть?
Задача № 4. Энергетические установки окутаны хитросплетением труб и трубочек, каждая из которых периодически проверяется на герметичность. Для этого в трубу подают гелий и к каждому сварному шву и соединению прикрепляют датчик специального газоанализатора. Метод продолжительный во времени и малоэффективный. Приходится наугад размещать датчики во всех местах в поисках утечки гелия. Кроме того гелий - дорогой газ, хранится в громоздких баллонах, их нужно перемещать и т. д. Хорошо было бы использовать воздух, но как определить место его выхода, ведь кругом тоже воздух.
|
|
|
Задача № 5. Необходимо изготовить для лаборатории керамический сосуд, в стенках которого имеются каналы сложной формы. Для этого еще при формировании в изделие вкладывают проволоку нужного диаметра, которую после обжига вытягивают. Но вот понадобилось получить в стенках тонкие капиллярные каналы диаметром 0.01 мм. При удалении такой тонкой проволоки, она рвется. Как быть?
Задача № 6. При изготовлении пластмассовых деталей литьем из термопластов остается много отходов, то есть пластмасс, заполнявших центральный литник и литниковые каналы. Это ресурс, который можно использовать. Как?
Задача № 7. Из под кожуха шлифовального станка, установленного в помещении, выбивается тончайшая пыль. Частицы так малы, что часами висят в воздухе, дышать которым очень вредно. Ни один фильтр не удерживает эту пыль. Нужно очистить воздух от пыли. Как это сделать?
Задача № 8. В трубе течет вода. Но имеются отверстия, сквозь которые бьют струи воды. Нужно устранить течь, но по производственным причинам нельзя отключать магистраль. Заплату приваривают под давлением воды. Сварка идет нормально, пока не доходит до самого последнего участка сварного шва. Когда происходит попытка его заварить, струя воды "выдувает" расплавленный металл и устранить течь не удается. Как быть?
Задача № 9. Турбореактивные двигатели плохо переносят перевозку железнодорожным транспортом. Толчки на рельсовых стыках могут привести к непоправимому повреждению подшипников качения, на которые опирается ротор. Чтобы этого избежать, ротор необходимо все время вращать, хотя бы с небольшой угловой скоростью. Как быть?
Задача № 10. При перевозке сжиженных газов в сосудах Дьюара из-за плескания при толчках повышается вскипание этих газов. Известны способы устранения плескания. Например, в русских деревнях на поверхность воды в ведра клали фанерные кружки, и ведра несли на коромыслах без опасения выплеснуть воду. Но у сосуда очень узкое горлышко. Было предложено насыпать на поверхность жидкого газа пенопластовые шарики. Однако это привело к увеличению испарения: шарики при толчках окунались, выскакивали вверх, вынося жидкость. Как быть?
|
|
|
Задача № 11. На производстве для зачистки деталей используют вращающийся фанерный круг, к которому маленькими гвоздями прибит кусок абразивной бумаги. Всякий раз, когда бумага износится, необходимо останавливать станок, вытаскивать гвозди, забивать новые. Как ускорить работу?
Задача № 12. При изготовлении стальных труб очень важно отрезать от слитка заготовку точно заданного веса - тогда все трубы будут иметь одинаковую длину. А слитки имеют разные размеры и форму. Как быть?
Задача № 13. Зажигание топлива в цилиндре двигателя внутреннего сгорания зависит от того, насколько оно хорошо распылено, смешано с воздухом, и от эффективности ионизации и нагрева смеси, проскакиваемой при зажигании электрической искрой. Предложите, как можно улучшить зажигание за счет имеющихся ресурсов.
Задача № 14. Для экономного полива воду нужно очень мелко распылить. Но вылетающие из распылителя мельчайшие капельки слипаются друг с другом, образуя капли побольше, что нежелательно. Как быть?
Задача № 15. Мелкие детали из керамики или цветных металлов при шлифовке приклеивают к столу шлифовального станка при помощи специальной смеси канифоли и парафина. Это дорого и трудоемко. Чем заменить приклейку?
Задача № 16. При ремонте высоковольтных линий передач иногда возникают неопределенные ситуации, вызывающие тяжелые последствия. Скажем, ремонтник при включении тока {после устранения неисправностей) забыл одеть резиновые перчатки. Или другой рабочий, не видя работающего, включил ток и т. д. Необходимо предложить эффективный способ защиты от напряжения электрического тока, такой, чтобы даже при желании рабочий не мог притронуться к проводу под током.
Задача № 17. Существуют вибрационные машины с дисбалансными вибраторами, на валу электродвигателя посажен дисбаланс (маховик со смещенным к краю центром тяжести). Чем больше добавочный груз и чем дальше его центр тяжести от оси вращения, тем больше момент инерции несбалансированной массы маховика и тем выше эффективность работы вибратора, но тем труднее раскрутить маховик. Приходится ставить электродвигатель, мощность которого во много раз выше требуемой для работы. Конструкция маховика: полый цилиндр с расположенным внутри дисбалансным грузом. Как обеспечить высокоэффективную работу вибратора при минимальной мощности электродвигателя?
|
|
|
Задача № 18. Одно из наиболее опасных и катастрофичных разрушений нефтепроводов - быстрое развитие гигантской трещины вдоль трубы. Длина трещины может достигать десятков километров, а скорость ее распространения - сотен метров в секунду. Причины возникновения и развития таких трещин пока плохо известны.
Задача № 19. При бурении глубоких скважин надо знать состояние зубьев инструмента, вгрызающихся в породу (не сломался ли зуб). Не зная этого, приходится работать вслепую, время от времени заменяя на всякий случай инструмент на новый. Для этого из скважины вынимается вся колонна труб длиной иногда в несколько километров. Это очень трудоемкая операция. Нужна идея простого способа контроля состояния инструмента.
Задача № 20. У двигателей внутреннего сгорания цилиндр изнашивается неравномерно. Поршень двигается возвратно-поступательно и превращает цилиндр в эллиптическую бочку. Ремонт дорог и требует много времени. Найти способ уменьшения неодинакового износа цилиндра.
Задача № 21. Изготовлен прибор, которому предстоит работать в жидкой кислой среде. Для предохранения от воздействия кислоты на металлическую поверхность прибора нанесено полимерное покрытие. Как проверить, нет ли в этом покрытии сквозных микроотверстий? Известен способ, по которому проверяемая поверхность покрывается люминофорной или люминесцентной взвесью. После промывки взвесь остается в трещинах, если они есть. Но этот способ в данном случае не подходит, так как он обнаруживает любые трещины, в том числе и несквозные, а нужно обнаружить только сквозные. Нужен способ, который позволял бы сразу определять приборы с непригодным покрытием.
|
|
|
Задача № 22. Необходимо у самого края горловины керамического сосуда сделать несколько отверстий. Пробовали просверлить их, но материал оказался очень хрупким. Из трех сосудов два раскололись. Нельзя рисковать последним, но отверстия нужно сделать. Как быть?
Задача № 23. Во время работы экскаватора на его ковш налипает грунт. Емкость ковша используется неэффективно. Как сделать, чтобы грунт не налипал?
Задача № 24. При измельчении мяса выжимается сок, на нож наматывается пленка. Если ослабить давление ножа на мясо, то сок не выжимается, но и мясо не перемалывается. Как быть?
Задача № 25. Процесс сверхточной шлифовальной обработки включает две фазы: снятие припуска и выглаживание детали до получения однородности и высокой точности поверхности. Для первой фазы необходим мягкий брусок с относительно крупным зерном, а для второй - твердый брусок с мелким зерном. Совместить эти требования в одном бруске, найти оптимальную структуру не удается. А замена брусков в процессе обработки недопустима - теряется точность обработки. Как быть?
Задача № 26. При строительстве нефте- и газопроводов нужно быстро определить качество сварных швов. Старый способ рентгенографического контроля требует сутки на звено труб длиной 36 м, а за сутки успевают сварить сотни километров. Новая компактная высокопроизводительная ультразвуковая установка удобна в обращении. Нужно прижать к шву щуп с шариком на конце и провести по всей длине, как шариковой ручкой по бумаге, но безошибочные показания будут в том случае если шарик ни разу не оторвется от поверхности шва, тд/бсть между шариком и швом не будет прослойки воздуха. Поверхность шва очень неровная. В зарубежных установках для этого шов поливают водой, несколько литров на один шов. В наших условиях это не подходит, установка станет громоздкой из-за бака с водой, да и зимой вода замерзает. Как быть?
Задача № 27. В крупу иногда попадают личинки и яйца вредителей, естественно, их нужно обезвредить до расфасовки крупы. Лучшее средство - нагрев до 65 градусов, но выше крупу нагревать нельзя. Обеспечить же точную температуру при высокой производительности никак не удавалось: толстый слой на противне не прогревался или подгорал снизу, а тонкий слой слишком снижал производительность установки. Пробовали применять и другие способы нагрева больших объемов крупы, в том числе и продувку горячим воздухом слоя крупы через сито. Все равно крупа портилась из-за местного перегрева. Нужен надежный и производительный способ.
|
|
|
Задача № 28. Воздушная линия электропередачи проходит через местность, в которой иногда сильно повышается температура. При этом от теплового нагрева провода удлиняются и опасно провисают. Известны различного рода натяжные компенсаторы, но они усложняют строительство и эксплуатацию ЛЭП. Предложено делать опоры ЛЭП выше на 5-7 метров, однако это резко повысило стоимость сооружения линии. Как быть?
Задача № 29. Судовые краны отличаются от наземных тем, что они не имеют твердой опоры, и при выносе тяжелого груза за борт могут опрокинуться вместе с судном. Поэтому нужна какая-то хитрая система. Когда стрела крана поворачивается и тяжелый груз все дальше отходит от центра судна, в это же время должна быть возвратная масса противовеса на противоположном борту. При обратном движении груза противовес должен уменьшаться, то есть противовес не должен быть постоянным, он должен то увеличиваться, то уменьшаться. Как быть?
Задача № 30. Выхлопные трубы тяжелых автомобилей имеют большой диаметр, поэтому их надо закрывать колпаком во время стоянки для предотвращения попадания в них загрязнений и посторонних предметов. Съемные крышки быстро теряются и неудобны в обращении, откидывающиеся под действием выхлопных газов не эффективны, так как шарниры или пружины крепления забиваются копотью и грязью и перестают работать. Нужна крышка, работающая с абсолютной надежностью.
Задача № 31. Канадская фирма «АГО-Тиотроникс» рекламирует свою установку для проверки толщины слоя огнеупорной футеровки в сталеплавильных конверторах в процессе их работы. Установка состокт из лазера, измерительной головки, дисплея, блока управления, консоли, ЭВМ. Лазер на консоли опускается в конвертор, его луч отражается от футеровки, попадает на измерительную головку, далее сигнал обрабатывается на ЭВМ и на дисплей выдается величина слоя футеровки с точностью до 10 мм. Система громоздкая и очень дорогая. Опускание лазера в конвертор явно не способствует его долгой службе, да и точность не так уж велика. Как же производить измерения?
Задача № 32. Сухой порошкообразный цемент, увлекаемый потоком воздуха, стремительно несется внутри металлической трубы -это пневмотранспортер. Всем он хорош: надежен, производителен, но есть у него и свои недостатки - порой проходит всего несколько дней, а труба на повороте уже износилась. Цемент - великолепный абразив и, прижимаясь на повороте центробежными силами к трубе, «грызет» ее материал. Сделать участок поворота неизнашиваемым.
Задача № 33. В действующей химической установке две трубы одна в другой, по кольцевому пространству между трубами вращаясь движется жидкость, незлектропроводная и немагнитопроводная. Нужно определить скорость спирального движения. Нагревать и охлаждать жидкость нельзя, прерывать работу установки нежелательно. Трубы стеклянные, толщина кольцевого участка 20 мм.
Задача № 34. В цех привезли робота и поставили к станку. Пожилой рабочий, много лет проработавший на этом станке, с удивлением наблюдал, как робот молниеносно выполняет все рабочие операции. Но уже через полчаса робот остановился. Теперь пришла очередь удивляться группе инженеров-электронщиков: что случилось? Все вроде бы в порядке. Оказалось, что в остановке виновата стружка, попавшая в движущиеся части станка. Рабочий смахнул бы ее щеткой и продолжил работу, а для робота это совершенно не предусмотренная тупиковая ситуация. Как быть - не ставить же рабочего со щеткой?
Задача № 35. По одной из гипотез планеты Уран и Нептун покрыты алмазным снегом. Если космонавты высадятся на эти планеты, каким должен быть вездеход и его колеса для передвижения по алмазному снегу - ведь об этот самый твердый материал быстро изотрутся колеса. Из какого вещества они должны быть?
Задача № 36. Для окончательной обработки глухих точных отверстий необходимо снять припуск 8-10 мкм. Для этого существует развертка, наружный диаметр которой калиброван, точно соответствует требуемому размеру. Возникает вопрос: как тогда вставлять развертку в необработанное отверстие, диаметр которого меньше на величину припуска? Очень просто: инструмент делают слегка коническим и вводят тонким концом. Но этот способ не подходит для глухих отверстий (у дна отверстия обработки не будет). Как быть?
Задача № 37. Сохранение вкусовых качеств выловленной в океане рыбы на протяжении всей длительной транспортировки к берегу -серьезная проблема: при.замораживании в ней происходят необратимые биохимические изменения и тратится огромная энергия для поддерживания холода. При перевозке живой рыбы в трюмах-бассейнах ее вкусовые качества также снижаются из-за малой подвижности рыбы в темноте. Второй способ экономичен, но как заставить рыбу не засыпать? Все, что ни пробовали (мешалки, насосы, продувка воздухом, вибраторы, электрические заряды и другие физические воздействия), бесполезно, нужна новая идея. Решение должно быть простым, без изменений в системе, но рыба должна интенсивно двигаться сама.
Задача № 38. Устройство для проверки герметичности приборов, сосудов состоит из бака с жидкостью, на дно которого опускается проверяемое изделие. Пошли пузырьки воздуха - значит изделие не герметично. Оператор может не успеть заметить, были ли при проверке этого изделия пузырьки. Баков много, одновременно проверяется вся серия изделий. Задержать бы эти пузырьки, а потом по их количеству определить степень герметичности. Пробовали накрывать поверхность жидким стеклом, но уровень жидкости меняется, трудно установить стекло вплотную к поверхности, если стекло не горизонтально, то подъемная сила выталкивает пузырьки к краю и они исчезают. Как быть?
|
|
|
