Предмет «Инженерная графика». Особенности инженерно-геологической графики

Предмет «Инженерная графика». Особенности инженерно-геологической графики

Дисциплина, изучающая теоретические основы, методы и приемы построения изображений и выполнения чертежно-графических работ применительно к задачам геологии, горного и геологоразведочного производства, носит название инженерно-геологической графики. Она учит грамотно владеть техническим языком – языком чертежа, умению составлять и свободно читать чертежи, решать при помощи чертежей различные инженерно-геологические и горные задачи. Изучение этой дисциплины способствует развитию у студентов пространственного воображения – качества, характеризующего высокий уровень инженерного мышления.

Основой инженерно-геологической графики является начертательная геометрия – наука о геометрических построениях изображений материальных объектов на плоскости и о методах решения пространственных геометрических задач при помощи изображений.

Начертательная геометрия входит в группу общетехнических дисциплин, составляющих фундамент инженерного образования. Ее методы и приемы широко используются в механике, геологии, минералогии, кристаллографии.

Метод изображения различных элементов окружающего нас мира с целью использования в практической деятельности людей зародился в глубокой древности. Известно, что при возведении египетских пирамид простейшие схематические чертежи уже использовались.

Самой древней картой (2500 лет до н.э.) является вавилонский чертеж, выполненный на глиняной плитке. Реки на нем показаны волнистыми линиями, города у рек изображены кружками с клинообразными подписями возле них, горные хребты показаны в виде холмиков, расположенных вдоль двойной линии, обозначающей подошву хребта.

Первым составителем географической карты древние ученые называют Анаксимандра (611-546 г.г. до н.э.). Он же соорудил «сферу» (очевидно глобус?). На древних географических картах изображались не только материки, моря, озера, реки, но и горы. Древнегреческий историк Геродот (485-425 г.г. до н.э.) упоминает некоего Аристагора, который, по словам лакедемонян, вступив с персидским царем в переговоры, принес с собой медную доску, где была вырезана карта «всей земли» с морями и реками.

В Египте, Греции, а позднее в Древнем Риме крупные сооружения строились по предварительно составленным чертежам. Дальнейшее развитие производственной деятельности человека требовало решения более сложных технических задач, связанных с необходимостью изображения различных пространственных форм на плоскости, то есть составлением более сложных чертежей. Никакое словесное описание вновь создаваемого механизма не может заменить его изображение на чертеже, определяющего не только геометрическую форму механизма, но и все размеры, необходимые для его изготовления. Еще в древности существовали различные правила и приемы получения изображений. Они разрабатывались строителями и ремесленниками, художниками и учеными различных стран мира. Эти правила нашли применение при составлении кораблестроительных чертежей эпохи Петра I, чертежей русских механиков И.И.Ползунова, И.П.Кулибина и др.

Все существовавшие раньше методы построения изображений были впервые систематизированы французским геометром Гаспаром Монжем и изложены в его труде «Начертательная геометрия» в 1798 году. С этого времени начертательная геометрия получила строго научное обоснование, а ее выводы нашли широкое применение в различных областях науки и техники.

В России преподавание начертательной геометрии началось с 1810 года в Институте корпуса инженеров путей сообщения. Преподавание велось на французском языке. В 1821 году появился первый учебник по начертательной геометрии на русском языке, автором которого был преподаватель того же института Я.А.Севастьянов. В 1855 году профессором А.Х.Редером написана книга по теории проекций с числовыми отметками. Преподавание начертательной геометрии прочно вошло в систему инженерного образования.

В последующие годы русскими учеными Н.И.Макаровым, В.И.Курдюмовым, Н.А.Рыниным были составлены учебные руководства, которые в значительной степени содействовали развитию начертательной геометрии как науки. Академик Е.С.Федоров, основоположник научной кристаллографии, разработал оригинальные методы построения изображений, которые он с успехом применял при изучении структурной геологии. Советские ученые Н.А.Глаголев, А.И.Добряков, Н.Ф.Четверухин и другие создали новые разделы начертательной геометрии, расширив область применения ее методов.

Большой вклад в развитие методов горной геометрии и горно-инженерной графики внесли советские ученые В.В.Ржевский, В.А. Букринский, В.М.Гудков, И.Н.Ушаков, А.А.Трофимов, В.И. Борщ - Компанеец, Г.Г.Ломоносов и другие.

При изложении материала в настоящем учебном пособии использовались следующие обозначения:

1. Точки обозначаются прописными буквами латинского алфавита: А, В, … или арабскими цифрами: 1, 2, 3, ….

2. Прямые и кривые линии обозначены строчными буквами латинского алфавита: a, b, с, ….

3. Поверхности обозначаются прописными буквами греческого алфавита: Γ, Δ, Σ, Θ, Ω, Φ, ….

4. Углы обозначаются строчными буквами греческого алфавита:α, β, γ, ….

5. Проекции точек и линий обозначают теми же буквами или цифрами, что и сами точки и линии с добавлением нижнего индекса: А₁, В_{1, …,}а₁, b₁, … - горизонтальные; А₂, В_{2, …,}а₂, b₂, … - фронтальные; А₃, В_{3, …,}а₃, b₃, … - профильные проекции.

∩ - пересечение геометрических элементов, например: m∩Σ;

Ì - взаимная принадлежность двух геометрических элементов, АÌ m;

= - результат геометрического действия, например: m∩Σ= А.

Прямая линия получается при прямолинейном движении точки без изменения направления движения.

Прямую на комплексном чертеже можно задать: 1) проекциями двух ее точек; 2) проекциями отрезка прямой; 3) двумя проекциями прямой; 4) проекциями прямой проходящей через точку (рис. 2.3).

В круглых скобках записывается определитель прямой, представляющий собой совокупность элементов, задающих прямую.

Две прямые в пространстве могут пересекаться (рис. 2.9а), быть параллельными (рис. 2.9 б) и скрещиваться (рис. 2.9 в).

Точка принадлежит прямой, если проекция этой точки принадлежит проекции этой прямой (рис. 2.10).

Деление отрезка АВ в отношении АС: СВ = 2:3 (рис. 2.11).

Любая плоскость может быть задана: 1) тремя точками, не лежащими на одной прямой (рис. 2.12 а); 2) прямой и точкой, не лежащей на этой прямой (рис. 2.12 б); 3) двумя пересекающимися прямыми (рис. 2.12 в); 4) двумя параллельными прямыми (рис. 2.12 г); 5) любой плоской фигурой, например треугольником (рис. 2.12 д).

4.1.3. Как называются и обозначаются плоскости проекций?

4.1.4. Что такое линии проекционной связи на чертеже и как они располагаются на чертеже по отношению к осям проекций?

4.1.5. Как построить третью (профильную) проекцию точки?

4.1.6. Построить на трехкартинном чертеже три проекции точек А, В, С, записать их координаты и заполнить таблицу.

4.1.7. Построить недостающие оси проекций, х_А=25, y_A=20. Построить профильную проекцию точки А.

4.1.8. Построить три проекции точек по их координатам: А(25,20,15), В(20,25,0) и С(35,0,10). Указать положение точек по отношению к плоскостям и осям проекций. Какая из точек ближе к плоскости П₃?

4.1.9. Материальные точки А и В начинают одновременно падать. В каком положении окажется точка В, когда точка А коснется земли? Определить видимость точек. Построить точки в новом положении.

4.1.10. Построить три проекции точки А, если точка лежит в плоскости П₃, а расстояние от нее до плоскости П₁ равно 20 мм, до плоскости П₂– 30 мм. Записать координаты точки.

4.2.1. Чем может быть задана прямая линия на чертеже?

4.2.2. Какая прямая называется прямой общего положения?

4.2.3. Какое положение может занимать прямая относительно плоскостей проекций?

4.2.4. В каком случае проекция прямой обращается в точку?

4.2.5. Что характерно для комплексного чертежа прямой уровня?

4.2.6. Определить взаимное положение данных прямых.

4.2.7. Построить проекции отрезка прямой АВ длиной 20 мм, параллельного плоскостям: а) П₂; б) П₁; в) оси Ох. Обозначить углы наклона отрезка к плоскостям проекций.

4.2.8. Построить проекции отрезка АВ по координатам его концов: А(30,10,10), В(10,15,30). Построить проекции точки С, делящей отрезок в отношении АС:СВ = 1:2.

4.2.9. Определить и записать количество ребер данного многогранника и положение их относительно плоскостей проекций.

4.2.10. Через точку А провести горизонталь и фронталь, пересекающие прямую m.

4.2.11. Определить расстояние между прямой b и точкой А

4.2.12. Построить проекции отрезка АВ длиной 20 мм, проходящего через точку А и перпендикулярного плоскости а) П₂; б) П₁; в) П₃.

4.3.1. Какими элементами пространства можно задать плоскость?

4.3.2. Как относительно плоскостей проекций может быть расположена плоскость?

4.3.3. Условие принадлежности точки плоскости, прямой плоскости.

4.3.4. Какими свойствами обладают плоскости проецирующие и уровня?

4.3.5. Какие линии уровня плоскости вы знаете? Как они изображаются на комплексном чертеже?

4.3.6. Определить расположение плоскостей Γ, Σ, Δ, Θ, Ω относительно плоскостей проекций. Заполнить таблицу.

4.3.7. Построить горизонтальную проекцию плоского пятиугольника АВСDЕ.

4.3.8. Построить недостающую проекцию точки А, принадлежащей плоскости Г(а∩b), с помощью главных линий плоскости.

4.3.9. Построить фронтальную проекцию прямой m, лежащей в плоскости Σ(а || b).

5. Вопросы для самоконтроля и задачи для самостоятельной работы

5.1.1 Почему в решении задач горного и геологоразведочного производства широкое применение нашел метод проекций с числовыми отметками?

5.1.2. Какие новые относительные числовые отметки будут иметь точки А₅, В_12,С₀, если новая плоскость проекций располагается выше плоскости П₀ на 7 ед. масштаба.

5.1.3. Определите длину отрезка |А₃В_7,25| на вертикальной прямой t.

5.1.4. По комплексному чертежу точек А, В, С, Д, Е построить их проекции на плане с указанием отметок.

5.1.5. Построить на плане произвольные точки: А, расположенную на 10 м выше П_о; В, расположенную на 7 м ниже плоскости П_о.

5.1.6. По заданному комплексному чертежу построить проекции точек А,В,С с числовыми отметками А(3,0; 4,5; 7,5); В(4,5; 0; 2,6); С(7; 4; -2).

5.2.1. Что такое азимут падения и угол падения наклонной прямой?

5.2.2. Чему равно заложение прямой, если ее угол падения равен 45°?

5.2.3. Как отличить на плане пересекающиеся и скрещивающиеся прямые?

5.2.4. Каковы условия параллельности двух прямых, заданных на плане?

5.2.5. В каком случае прямой угол проецируется на план без искажения в виде прямого угла?

5.2.6. Построить точку С, лежащую на прямой, с числовой отметкой 9.

5.2.7. На прямой АВ определить отметку точки С, если АС=2СВ. Через точку D провести прямую DЕ, параллельную АВ.

5.2.8.Укажите точку М, в которой острие шеста, падающего по направлению S, воткнулось в землю. Определить уклон прямой АВ.

5.2.9. На заданной прямой определить отметку точки В.

5.2.10. Определить длину прямой между точками А и В и угол ее наклона к горизонту.

5.2.11. Построить профиль прямой n(С₈; α= 30°). Определить отметку точки D.

5.2.12. Определить, пересекаются ли заданные прямые АВ и СD двумя способами.

5.2.13. Определить, перпендикулярны ли прямая АВ и прямая m.

5.2.14. Через точку В провести: а) прямую, которая скрещивалась бы с прямой n (С₈Ð40°) под углом 90°; б) прямую, параллельную прямой n.

5.2.15. Прямые m и n пересекаются в точке С. Определить истинную величину отрезков АС и ВС и их углы наклона.

5.2.16. Через точку F(F₇) провести горизонтальную прямую h, которая пересекала бы прямую n(А₁₀, В₅).

5.3.1. Какие существуют способы задания наклонной плоскости на плане?

5.3.2. Как будет проецироваться на плане фигура, лежащая в вертикальной плоскости?

5.3.3. Почему в запись элементов залегания наклонной плоскости входит азимут падения, а не азимут простирания?

5.3.4. Укажите алгоритм решения задачи на пересечение прямой и плоскости.

5.3.5. Как провести плоскость через прямую m параллельно заданной прямой n?

5.3.6. Построить линию пересечения двух плоскостей Р_i и Σ_i.

5.3.7. Определить линию пересечения плоских откосов Рi и Q_i.

5.3.8. Определить направление простирания и угол наклона пласта горной породы (известняка). (На чертеже нанесены три скважины). Данные бурения показали, что в скважине №1 пласт известняка встретился на глубине 1,3 м от поверхности земли. В скважине №2 - на глубине 7,6 м., а в скважине №3 - на глубине 5,8 м.

5.3.9. При бурении скважин вскрыто зеркало грунтовых вод. Определите по трем скважинам А, В, С уклон и направление движения грунтовых вод, а также отметку точки D, принадлежащей плоскости А, В, С.

5.3.10. Построить плоскость Р, Р' с уклоном 3/2 и проходящую через прямую А₆В₂.

5.3.11. Построить точку Е пересечения прямой MN с плоскостью АВС.

5.3.12. Через точку А провести плоскость Ψ, угол падения которой 32°, а азимут простирания 147°. Определить азимут линии падения этой плоскости.

5.4.1. Перечислите известные виды правильных многогранников, укажите их характерные признаки.

5.4.2. Как задаются пирамида, конус и сфера на плане?

5.4.3. К какому типу поверхностей относится топографическая поверхность? Как ее можно задать на плане?

5.4.4. Построить линию пересечения конической поверхности Ψ(S₁₄h₉) с плоскостью P_i.

5.4.5. Построить линию пересечения плоскости Р_i и рельефа местности.

5.4.6. Построить линию пересечения плоскости Р_i с топографической поверхностью.

5.4.7. Построить горизонтали топографической поверхности определяемой точками А, В, С, D, Е, F, L c высотой сечения 1м.

5.4.8. Найти точки, в которых газопровод АВ выходит на поверхность земли.

5.4.9. Построить границы откосов насыпи наклонного участка дороги на круговой кривой. Имеющий уклон i=1:1,5.

5.4.10. Определить границы насыпей и выемок горизонтальной строительной площадки и аппарели. Имеющих уклон аппарели i_апп=1:3. Уклоны откосов насыпи i_н=2:3, уклоны выемок i_в=1:2.

При выполнении и оформлении чертежей и других конструкторских документов следует руководствоваться правилами, установленными государственными стандартами (ГОСТами).

Форматы листов бумаги определяются размерами внешней рамки чертежа, которую проводят тонкой линией (рис. 6.1). ГОСТ устанавливает следующие основные форматы.

Чертежи оформляют рамкой, которую наносят внутри границ формата.

Внутри рамки в правом нижнем углу помещают основную надпись, выполняемую в соответствии с ГОСТ 2.104-68 (рис. 6.2).

Графа 1 – наименование изделия; графа 2 – обозначение документа; графа 3 – обозначение материала; графа 9 – наименование предприятия, выпускающего чертеж (группа).

Обозначение чертежа записывается также и в рамке 14х70 в левом (правом) верхнем углу чертежа.

Масштабом называется отношение линейных размеров изображения предмета к действительным линейным размерам

Масштаб горного чертежа выбирают из условий точности и полноты изображения. Он также зависит от характера и назначения чертежа.

При изображении геологических разрезов, профилей и других чертежей допускается применять разные вертикальные и горизонтальные масштабы. В этом случае указывают два масштаба по типу: масштаб горизонтальный 1:5000; масштаб вертикальный 1:1000.

В таблице 6.1 приведены типы линий, их начертание и толщины. Толщина сплошной основной линии s должна быть в пределах от 0,5 до 1,4 мм в зависимости от размера и сложности изображения.

Линии на горных чертежах регламентируют ГОСТом 2.303-68. Применяют три типа линий: сплошные, штриховые и штрихпунктирные.

В горном черчении ряд линий приобретает особое значение сравнению с принятым в курсе инженерной графики. Например, волнистая линия используется для обозначения горизонталей топографической поверхности, также для ограничений участка гонного массива. Причем при изображении горизонталей топографической поверхности применяют и тонкую и утолщенную волнистые линии.

Тонкая линия с изломом предназначена для ограничения участка топографической поверхности или горного массива.

Основную сплошную лини. Применяют для выполнения видимых горных объектов, штриховую – невидимых, штрихпунктирную – для выполнения осевых и центровых линий горных выработок. Тонкая сплошная линия служит для изображения размерных и выносных линий и линий штриховки, разомкнутую линию применяют для обозначения разрезов и сечений.

Шрифтом называется изображение всех букв, цифр и знаков алфавита в системе какого-либо языка.

Пояснительные надписи с условными обозначениями населенных пунктов, геодезических обоснований, морей, рек, элементов рельефа и прочей нагрузке планов и карт выполняются различными шрифтами. При этом шрифты иногда сами как бы становятся условными обозначениями; внешним видом шрифта или его величиной определяется административное или хозяйственно-экономическое значение подписанных объектов, например, можно отличить город от поселка, установить судоходная или несудоходная река и т.д.

Применяемые на топографических картах и планах разнообразные шрифты объединены под общим названием картографических. В зарамочном оформлении, если не предусмотрено стандартом условных знаков, можно применять стандартный чертежный, архитектурный и другие шрифты.

К картографическим шрифтам применяется ряд требований. Они должны обеспечить: хорошую читаемость, различимость между собой шрифтов разных видов; компактность шрифта; красивый рисунок букв шрифта.

Шрифты определяются рисунком, толщиной, шириной и высотой отдельных букв и цифр. Каждый знак шрифта определяется индивидуальной схемой построения и имеет только ему присущие элементы, изменение которых приводит к изменению шрифта.

Стандартный чертежный шрифт относится к группе технических шрифтов. Используется данный шрифт в геодезии при ведении абрисов, составлении схем, а также в землеустроительных работах при оформлении зарамочных надписей на планах проектах землеустройства.

Размер шрифта h - величина, определенная высотой прописных букв в мм.

Устанавливаются следующие виды шрифта: тип А без наклона; тип А с наклоном 75°; тип Б без наклона; тип Б с наклоном 75°.

Существуют следующие размеры шрифта: (1,8); 2,5; 3,5; 5; 7; 10; 14; 20; 28; 40.

Для надписей на горных чертежах применяют стандартные шрифты, рекомендуемые ГОСТом 2.304-68, и топографические шрифты для удобочитаемости чертежей. Топографические шрифты различают прямые и наклонные; узкие, нормальные, расширенные и широкие; светлые, полужирные и жирные.

Топографическим полужирным шрифтом надписывают города и поселки сельского типа.

Большинство букв (Б, В, Г, Е, И, К, Л, Н, О, П, Р, С, Т, У, Х, Ц, Ч, Ь, Э, Я) имеют нормальную ширину, равную 1/2 высоты буквы (Н). Широкие буквы (Ж, Ф, М, Ш, Ы, Щ, Ю, Д) в 1,5 раза шире, буква А – на 1/4 шире буквы с нормальной шириной.

Строчные и прописные буквы имеют одинаковый рисунок, исключение составляют буквы а, б, е, р, у, ф. Прописные буквы в 1,5 раза выше строчных. Толщина элементов всех букв одинакова и равна 1/8 высоты или 1/4 ширины.

Картографический курсив имеет широкое применение в картографии и топографии. Им подписываются названия рек, урочищ, различных сооружений, название промышленных разработок и других объектов.

Этот шрифт относят к наклонным шрифтам. Наклон его знаков 1:5. Отношение ширины прописных букв к их высоте составляет 3:5. Ширина букв ж, ш, щ равна высоте, ширина Л, М, Ф, Ь, Ы, Ю – 4/5 высоты. Высота строчных букв равна 2/3 высоты прописных букв, буква б, д, р, у равна высоте прописных букв, а ф - 1,4 высоты прописных букв. Ширина строчных букв равна 3/5 их высоты; м, ю – 3/4; т, м, щ, ф – их высоте, ж – 1,5 высоты. Ширина цифр равна 1/2 их высоты.

Толщина линии обводки равна 0,1 мм. По построению букв курсив напоминает обыкновенный рукописный шрифт. Интервал между буквами и цифрами берется в пределах от 1/4 до 1/5 высоты букв.

Особенностью курсива является то, что окончания основных и тонких штрихов завершаются дополнительными графическими элементами в виде подсечек (прямых и круглых), полуподсечек, зубцов, лапок, точек и капель. Эти элементы шрифта приведены в таблице 6.4.

Каждый элемент имеет свои размеры, выраженные в толщине штриха (В): подсечки прямые по длине равны 2В, полуподсечки – 0,5В, подсечки круглые – В, зубцы – 1,75В, лапки – 2В, диаметр точек и капель равен В.

6.2. Изображения на технических чертежах (ГОСТ 2.305-68)

Правила изображения предметов (изделий, сооружений и составных элементов) на чертежах установлены ГОСТ 2.305-68.

Изображения предметов должны выполняться по методу прямоугольного проецирования. При этом предмет располагается между наблюдателем и соответствующей плоскостью проекций. За основные плоскости проекций принимают шесть граней куба, внутри которого располагается изображаемый предмет (рис. 6.3).

Грани куба с полученными на них изображениями совмещают с плоскостью чертежа (рис. 6.4).

Изображение на фронтальной плоскости проекций (на грани 1) считается главным. Предмет располагают относительно этой проекции так, чтобы изображение на ней давало наиболее полное представление о форме и размерах предмета.

В зависимости от своего содержания изображения разделяются на виды, разрезы, сечения.

Видом называется изображение обращенной к наблюдателю видимой части поверхности предмета.

По содержанию и характеру выполнения виды разделяются на основные, дополнительные, местные.

ГОСТ 2.305-68 устанавливает следующие названия основных видов, получаемых на основных плоскостях проекций (рис. 6.4): 1 – вид спереди (главный вид); 2 – вид сверху; 3 – вид слева; 4 – вид справа; 5 – вид снизу; 6 – вид сзади.

Основные виды обычно располагают в проекционной связи между собой.

Если какой-либо вид смещен относительно главного изображения, то он должен быть отмечен на чертеже надписью по типу «А» и направление взгляда должно быть указано стрелкой (рис. 6.5) обозначенной прописной буквой русского алфавита (рис. 6.6).

Дополнительный вид получается проецированием предмета или части его на дополнительную плоскость проекций, не параллельную основным плоскостям проекций (рис. 6.7).

Дополнительный вид допускается повертывать, при этом к надписи должен быть добавлен знак, заменяющий слово «повернуто» (рис. 6.8).

Местным видом называется изображение отдельного, ограниченного места поверхности предмета (рис. 6.9).

Местный вид может быть ограничен линией обрыва (сплошная волнистая).

Размер – это числовое значение линейной или угловой величины (диаметра, длины, угла, дуги и т.д.) в выбранн

Что делать, если нет взаимности? А теперь спустимся с небес на землю. Приземлились? Продолжаем разговор...

ЧТО ТАКОЕ УВЕРЕННОЕ ПОВЕДЕНИЕ В МЕЖЛИЧНОСТНЫХ ОТНОШЕНИЯХ? Исторически существует три основных модели различий, существующих между...

Что способствует осуществлению желаний? Стопроцентная, непоколебимая уверенность в своем...

Конфликты в семейной жизни. Как это изменить? Редкий брак и взаимоотношения существуют без конфликтов и напряженности. Через это проходят все...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: