WWW.KNIGA.LIB-I.RU
БЕСПЛАТНАЯ  ИНТЕРНЕТ  БИБЛИОТЕКА - Онлайн материалы
 

Pages:   || 2 | 3 | 4 |

«Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Чувашский государственный университет имени И.Н. ...»

-- [ Страница 1 ] --

Федеральное государственное бюджетное

образовательное учреждение высшего образования

«Чувашский государственный университет имени И.Н. Ульянова»

Актюбинский региональный государственный университет

имени К. Жубанова

Центр научного сотрудничества «Интерактив плюс»

Образование и наука:

современные тренды

Серия: «Научно-методическая библиотека»

Выпуск IV

Коллективная монография

Чебоксары 2016

 

УДК 08

ББК 94.3

О34

Рецензенты: Верещак Светлана Борисовна, канд. юрид. наук, заведующая кафедрой финансового права юридического факультета ФГБОУ ВО «ЧГУ им. И.Н. Ульянова»

Иваницкий Александр Юрьевич, канд. физ.-мат. наук, профессор, декан факультета прикладной математики, физики и информационных технологий ФГБОУ ВО «ЧГУ им. И.Н. Ульянова»

Руссков Станислав Пименович, канд. пед. наук, доцент БОУ ДПО (ПК) С «Чувашский республиканский институт образования»

Редакционная Широков Олег Николаевич, главный редактор, д-р ист.

наук, коллегия:

профессор, декан историко-географического факультета ФГБОУ ВО «ЧГУ им. И.Н. Ульянова», член общественной палаты Чувашской Республики 3-го созыва Абрамова Людмила Алексеевна, д-р пед. наук, профессор ФГБОУ ВО «ЧГУ им. И.Н. Ульянова»

Яковлева Татьяна Валериановна, ответственный редактор Митрюхина Наталия Анатольевна, выпускающий редактор Дизайн Фирсова Надежда Васильевна, дизайнер обложки:



Образование и наука: современные тренды : коллективная моноО34 графия / гл. ред. О. Н. Широков. – Чебоксары: ЦНС «Интерактив плюс», 2016. – 196 с. – (Серия «Научно-методическая библиотека» ;

вып. IV) ISBN 978-5-9908673-8-3 В коллективной монографии представлены научно-исследовательские материалы известных и начинающих ученых, объединенные основной темой современного видения путей развития науки и образования.

Книга размещена в Российском индексе научного цитирования (РИНЦ).

ISBN 978-5-9908673-8-3 УДК 08 DOI 10.21661/a-321 ББК 94.3 © Центр научного сотрудничества «Интерактив плюс», 2016   Предисловие Чувашский государственный университет имени И.Н. Ульянова совместно с Центром научного сотрудничества «Интерактив плюс»

представляет четвертый выпуск серии «Научнометодической библиотеки» в формате коллективной монографии «Образование и наука:

современные тренды».

Авторский коллектив представлен известными учеными, докторами наук России: Баранов Геннадий Владимирович (д-р филос. наук, профессор кафедры «Общественные науки» Омского филиала Финансового университета при Правительстве РФ), Верещака Анатолий Степанович (д-р техн. наук, профессор кафедры технологии машиностроения Московского государственного технологического университета «СТАНКИН»), Жданова Светлана Николаевна (д-р пед. наук, профессор Оренбургского государственного педагогического университета), Нуриев Наиль Кашапович (д-р пед. наук, профессор, заведующий кафедрой информатики и прикладной математики Казанского национального исследовательского технологического университета), Красновский Александр Николаевич (д-р техн. наук, профессор, заведующий кафедрой композиционных материалов Московского государственного технологического университета «СТАНКИН»), Чуян Елена Николаевна (д-р биол. наук, первый проректор, профессор, заведующая кафедрой физиологии человека и животных и биофизики Крымского федерального университета им. В.И. Вернадского).





Кроме вышеперечисленных, авторы монографии представляют вузы России (Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова, Глазовский государственный педагогический институт им. В.Г. Короленко, Калининградский институт управления, Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова, Пермский государственный институт культуры, Санкт-Петербургский государственный лесотехнический университет С.М. Кирова, Ставропольский государственный педагогический институт, Технический университет УГМК, Уральский государственный горный университет) и Польши (Варминьско-Мазурского университет).

Коллективная монография по структуре состоит из трех частей: «Парадигмы современной науки», «Парадигмы современного образования»

и «Наука и инновации в современном мире и изменения социальных ценностей». Каждая часть подразделяется на отдельные главы, авторами которых являются как известные ученые России и Польши, так и только начинающие исследователи.

Общая объединяющая тема монографии создает широкие рамки для участия специалистов, исследующих современные пути развития системы образования и науки.

Редакционная коллегия выражает глубокую признательность нашим уважаемым авторам за активную жизненную позицию, желание поделиться уникальными разработками и проектами, участие в создании четвертой коллективной монографии «Образование и наука: современные тренды», которая продолжает Серию выпусков нашей «Научно-методической библиотеки».

Ждем Ваши публикации и надеемся на дальнейшее сотрудничество.

Главный редактор – д-р ист. наук, проф.

Чувашского государственного университета имени И.Н. Ульянова, декан историко-географического факультета Широков О.Н.

Центр научного сотрудничества «Интерактив плюс»

ОГЛАВЛЕНИЕ

ПАРАДИГМЫ СОВРЕМЕННОЙ НАУКИ

Баранов Г.В. Концепция структурных уровней природы

Крапостин А.А., Верещака А.С., Сотова Е.С., Верещака А.А., Красновский А.Н. Исследование надежности лезвийного инструмента из режущей керамики

Чуян Е.Н., Раваева М.Ю. Гипокинетический стресс влияет на межполушарную асимметрию метаболических процессов мозга крыс

Юсупова Л.Г., Киреева Н.А. К вопросу развития готовности студентов к межкультурной готовности в образовательном пространстве вуза...... 50

ПАРАДИГМЫ СОВРЕМЕННОГО ОБРАЗОВАНИЯ

Алексеева Е.С. О необходимости медиаобразования в средней и высшей школе в условиях современной информационной войны

Беспалова В.В., Полянская О.А., Кадырова О.В. Проблемы современного образования и инновационные методы их решения

Демиденко Л.Л. Применение современных компьютерных инновационных технологий в профессиональном образовании будущих специалистов технических и гуманитарных направлений

Жданова С.Н. Социально-педагогический анализ проблем и рисков инфосоциализации обучающихся

Редько А.М. Управление персоналом сферы культуры (на примере музыкального отдела Дворца детского (юношеского) творчества г. Перми) 102 Салтыкова М.В. Теоретические и практические основы обучения говорению на английском языке в контексте подготовки к ЕГЭ...........133 Старыгина С.Д., Нуриев Н.К. Дидактическая инженерия: новый тренд в образовании

Шутенко Е.Н. Роль современных информационных технологий в обеспечении самореализации студентов в вузовском обучении......... 163

НАУКА И ИННОВАЦИИ В СОВРЕМЕННОМ МИРЕ

И ИЗМЕНЕНИЯ СОЦИАЛЬНЫХ ЦЕННОСТЕЙ

Доманьска Л., Чмырева М.Я. Job coach in supported employment............ 175 Дрожжина Н.Б. Специфика образа нравственного человека в обыденном сознании студентов с различными индивидуально-типологическими характеристиками личности (психосемантический аспект)

4 Образование и наука: современные тренды. Выпуск IV  Парадигмы современной науки

ПАРАДИГМЫ СОВРЕМЕННОЙ НАУКИ

DOI 10.21661/r-114748 Баранов Геннадий Владимирович 

КОНЦЕПЦИЯ СТРУКТУРНЫХ УРОВНЕЙ ПРИРОДЫ 

Ключевые слова: онтология, бытие, природа, единство бытия, структурные уровни природы, научное мировоззрение.  Исследуется мировоззренческое значение результатов онтологических исследований единства познанного природного бытия по критериям естественных наук; концепция структурных уровней природы оценивается современной научной версией объяснения единства структурного разнообразия бытия, адекватной критериям научности многомерности культурного опыта человечества; структурные уровни природы характеризуются стадиями самоорганизации природы.  Keywords: ontology, life, nature, unity of life, structural levels of the nature, scientific outlook.  World outlook value of results of ontologic researches of unity of the learned natural life by criteria of natural sciences is investigated; the concept of structural levels of the nature is estimated by the modern scientific version of an explanation of unity of a structural variety of life adequate to criteria of scientific character of multidimensionality of cultural experience of mankind;

structural levels of the nature are characterized by stages of self-organization of the nature.  В современной научной культуре России специалистами Высшей аттестационной комиссии определены актуальные области исследований по научным специальностям (наукам). По мнению разработчиков паспорта специальности «09.00.01 Онтология и теория познания», одной из областей исследования онтологии в философии является: «Современное понимание всеобщих и локальных проявлений материального единства мира с учётом его структурной неоднородности, количественной и качественной бесконечности» [1]. Хаосное абстрактное слово и понятие «мир» в онтологических исследованиях функционирует словом-синонимом для обозначения фундаментального понятия онтологии – понятия бытия.

В авторской концепции бытия, «бытие есть существование в бесконечно многообразных состояниях»; «бытие – это бесконечный универсум существования»; бытие – бесконечное множество существования» [2–4].

Такое понятие абстрактно и требует уточнения, что и происходит в исследованиях философов в истории философии [5], в исследовании «цивилизационных функций современной философии» [6], в решении проблем познания [7; 8] и иных всевозможных проблем.

Для исследователей проблем философии существенны основные классы бытия по критерию сущности его основного состава:

познанное природное бытие – множества вещественных и физических плевых состояниий материальных объектов [9; 10];

5  Центр научного сотрудничества «Интерактив плюс»

общественное бытие – множество вещественно-энергетических и физически-плевых объектов планеты Земля и околоземного космического пространства, созданное поколениями людей за период функционирования биовида Человек разумный [11; 12];

познанное идеальное бытие – нематериальное состояние знаний, информации и психических способностей (психики) человека [13] и животных;

трансцендентное бытие – состояние бытия, непознанное и недоступное человеку и человечеству по критериям их конкретно-исторических способностей или по критериям абсолютных возможностей сущности человека, так как часть не может быть целым. Например, антигравитация Вселенной [14], внеземные цивилизации или, по утверждениям специалистов конфессий, – Бог в его объяснениях разной степени истинности разными авторами и специалистами конфессий [15; 16].

По мнению автора, понятием структурной неоднородности познанного природного бытия называется система естественно-научного знания о свойствах и законах функционирования и эволюции разнообразия объектов природы. Природа – независимая от деятельности и психики человека и человечества часть бытия, исследуемая специалистами естественных наук. Основу современных естественных наук составляют физикоматематические науки, или в абстрактном обобщении – физических наук.

Структурные уровни познанного природного бытия В публикациях автора на основе обобщения достижений естественных наук утверждается о наличии не менее десяти структурных уровней познанной природы: протовакуум; уровень элементарных частиц; атомноядерный уровень; атомный уровень; молекулярный уровень; уровень живого вещества, или жизни; планетарный уровень; звёздный уровень; галактический уровень; Вселенная [17; 18]. Так как названные уровни структурной неоднородности природного материального бытия познаны специалистами физических наук или с применением методов физических наук, то используется в качестве синонима понятие «структурные уровни физически-познанной природы».

По мнению специалистов квантовой теории поля, протовакуумный структурный уровень природы есть основное состояние квантованных плей, в которых отсутствуют реальные вещественные частицы, реализуются виртуальные процессы, при взаимодействии с которыми реальных элементарных частиц происходят определённые результаты [19, с. 18]. По критериям квантовой теории поля квантовое поле оценивается самым предельно универсальным и фундаментальным состоянием (формой) материи (вещества); все конкретные проявления материи (вещества) природы возникают из состояния «квантовое поле», или «протовакуум»

[19, с. 19; 36]. В абстрактном обобщении «протовакуум» признан первичным простейшим структурным уровнем природы.

Элементарно-частичный, или элементарный структурный уровень природы – система взаимодействий 350 элементарных частиц вещества и электромагнитного поля с размерами от 10–10 см до 10–33 см. Наука об элементарных частицах – физика элементарных частиц – наука о свойствах и закономерностях превращений множества элементарных частиц, созданная в начале XX в. В абстрактном обобщении, элементарные частицы – 6 Образование и наука: современные тренды. Выпуск IV  Парадигмы современной науки максимально мельчайшее и простейшее, дискретное и бесструктурное состояние вещества и электромагнитного поля, не являющихся атомами или атомными ядрами. Элементарная частица протон составляет простейшее ядро атома водорода, поэтому она признаётся специалистами единственным исключением из признаков определения понятия элементарной частицы [20, с. 182–185; 36].

Атомно-ядерный структурный уровень природы – система закономерностей и свойств функционирования атомных ядер. Специализированная наука об атомных ядрах – ядерная физика, или физика атомного ядра. Атомным ядром называется центральная положительно заряженная часть атома, содержащая основную массу атома и состоящая из нуклонов.

Линейный размер атомного ядра у разных классов атомов составляет величину в пределах (2–10)10–13 см, или 10–12–10–13 см, или 10–15 м [21, с. 116–118; 36]. Исключительное практическое значение ядерной физики для решения проблем тепловой энергии в военных и мирных целях, обусловило её интенсивный прогресс в XX в. Ядерная физика является интенсивно прогрессирующей наукой, её достижения представлены многочисленными фактами, гипотезами и теоретическими моделями, которые проверяются в экспериментах.

Атомный структурный уровень природы – система закономерностей и свойств функционирования и эволюции атомов. Атом – микрочастица с линейными размерами около 10–8–10–9 см, являющаяся простейшей неделимой микрочастицей, сохраняющей свойства индивидуального химического элемента, состоящая из атомного ядра и обращающихся электронов.

В свободном состоянии атом (атомы) существуют в газах. В связанном состоянии атом находится в составе молекул и конденсированных тел, представленных жидкостью и твёрдым телом [22, с. 301–303; 36].

Во всех химических реакциях (превращениях) веществ атом является предельной неделимой более микрочастицей (микровещством). Из атомов одного или разных видов (классов) образуются более сложные состояния вещества – молекулы; из молекул образуются агрегатные состояния вещества. Строение и свойства атома, физические процессы, в которых участвует атом, реализуются на основе электромагнитного фундаментального физического взаимодействия.

Молекулярный структурный уровень природы – система закономерностей и свойств функционирования и эволюции состояний бытия, названных термином «молекула». Молекула – наименьшая устойчивая вещественная частица с линейным размером в интервале от 10–8 см до 10–5 см, состоящая из атомов, связанных между собой электромагнитными силами и связями межатомного взаимодействия. Термин «молекула» был обоснован для применения в науках о природе в 1624 г. французским философом П. Гассенди [23, с. 139]. Исторически первым объектом физики молекулы, или физико-молекулярного познания, были газовые молекулярные системы.

Состав молекулы – это содержание атомов в молекуле с численностью от 2 атомов до нескольких тысяч атомов. Многотысячные количества атомов в молекуле представлены в составе сложных органических веществ, в том числе, в витаминах, гормонах, белках. Молекула образуется из атомов при их сближении в условиях, если энергия связанного состояния атомов меньше суммы энергий свободных атомов. Избыток энергии после 7  Центр научного сотрудничества «Интерактив плюс»

образования молекулы переходит в тепло, передаётся другим частицам, испускается в форме кванта света.

Планетарный структурный уровень природы – система закономерностей и свойств функционирования и эволюции планет. В абстрактном значении планета есть небесное тело шарообразной формы с гравитационной дифференциацией вещества по глубине, распределённой по концентрическим оболочкам, обусловленную отражённым светом звезды светимостью и движением в пределах гравитационного поля звезды [24, с. 62; 36].

Исследованием планет в научном познании познания заняты специалисты астрофизики планет, или планетной астрофизики – астрономическая наука о физических и химических свойствах планет Солнечной системы и планет иных несолнечных звёздных систем. Основное содержание достижений астрофизики планет составляет информация о планетах Солнечной системы. Достоверно известно о восьми классических планетах Солнечной системы, пяти карликовых планет, а также о более 2 тыс.

экзопланет.

Верхний предел массы для планеты составляет количественную величину – 13 масс планеты Юпитера. Если количественная величина массы объекта космоса превышает показатель 13-ти масс планеты Юпитера, то достигаются все условия для начала термоядерного синтеза, а объект космоса является не планетой.

По решению Международного астрономического союза (МАС) 2006 года в Солнечной системе имеется 8 классических планет в порядке удаления от Солнца: Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун.

В Солнечной системе имеется также по решению МАС 2006 года 5 карликовых планет: Плутон, Макемаке, Хаумеа, Эрида, Церера. Карликовая планета Плутон до 2006 года оценивалась девятой планетой Солнечной системы. Юпитер – самая массивная из планет Солнечной системы с массой, равной 318 земных масс. Меркурий по критерию массы имеет наименьшую массу из состава классических планет Солнечной системы: его масса составляет 0,055 от массы Земли [24; 32, с. 86–87].

Структурный уровень живого вещества природы, или жизнь. На третьей от Солнца планете Солнечной системы с названием «Земля» около 3,6 млрд лет назад возникло и совершенствуется состояние природы с названиями «живое вещество», «жизнь» [25; 26]. Концепции возникновения и реальных свойств живого вещества исследуются специалистами биологических наук.

Усилиями поколений биологов определены существенные универсальные свойства (качества, признаки) жизни: автономность; адаптация;

антиэнтропия; антропность; вещественность; гомеостаз; дискретность;

дыхание; изменчивость; наследственность; метаболизм; питание; развитие; раздражимость; размножение; биоразнообразие; рост; субстратность;

целостность; эволюционность [27; 28].

Человек является частью биологического разнообразия живого вещества в составе уровней жизни на планете Земля, исследуется системами биологических и общественных наук [29; 30].

Звёздный структурный уровень природы – система закономерностей и свойств функционирования и эволюции звёзд. Звезда – небесное тело гиОбразование и наука: современные тренды. Выпуск IV  Парадигмы современной науки гантской шарообразной формы, состоящие из газового плазменного состояния вещества, устойчивость и равновесие которого поддерживается балансом сил гравитационного сжатия (притяжения), внутреннего давления вещества и излучения энергетически активного вещества звезды во внешнее пространство космоса под действием происходящей или происходившей в его недрах термоядерной реакции синтеза микровеществ [31, с. 47–48; 36]. В 2004 г. астрономы Австралии обосновали оценку величины количества звёзд (звёздных объектов, тел) Вселенной около 722, или 70 секстиллионов звёзд.

В частности, по критерию «актуальное физическое состояние» исследуются классы звёзд: нормальные звёзды; вырожденные звёзды; коллапсары, или «чёрные дыры». Разновидности класса «вырожденные звёзды» – белые карлики и нейтронные звёзды, а также чёрные дыры-коллапсары называются «компактные остатки». По этой причине физическое состояние множества звёзд во Вселенной сформировано нормальными звёздами и компактными остатками [34, с. 63].

Галактический структурный уровень природы представлен множеством закономерностей функционирования и эволюции галактик. В публикациях специалистов утверждается, что галактика – структурная единица Вселенной, состоящая из систем звёзд и межзвёздного вещества, движущихся относительно общего центра масс как единый объект посредством их суммарного гравитационного поля [32, с. 42; 36]. Специализированная астрономическая наука о галактиках – астрофизика галактик.

Солнце, Солнечная система и планета Земля находятся в составе галактики Млечный Путь. Галактика Млечный Путь относится к классу спиральные галактики, число которых составляет 70% от исследованного множества галактик.

Солнце и звезды в его окрестности совершают полный оборот вокруг центра галактики Млечный Путь, по разным оценкам, за 240–250 млн лет, или в среднем за 230 млн лет. Период обращения Солнца вокруг центра галактики Млечный Путь, принятый величиной 230 млн лет, называется «галактический год». Центр галактики Млечный Путь для наблюдателей с Земли находится в созвездии Стрелец. От центра галактики Млечный Путь Солнце удалено, по разным оценкам, на расстоянии 33 тыс. световых лет от центра галактики Млечный Путь и 17 тыс. световых лет от края галактики Млечный Путь [34, с. 59].

Вселенная – предельный для современных возможностей познания человечества структурный уровень природы. Вселенная по критериям основной космологической парадигмы «Стандартная космологическая модель Вселенной» в настоящее время находится на стадии эволюции с названием «эра вещества» [33, с. 37; 36].

В публикациях специалистов утверждается, что масса наблюдаемой Вселенной оценивается около 1051 кг; глубина Вселенной, познанная современными оптическими телескопами, оценивается величиной в 51021 км; глубина Вселенной, познанная современными радиотелескопами, оценивается величиной вдвое большей. Время существования Вселенной, по вычислениям астрофизиков НАСА США в 2006–2007 гг., оценивается в пределах 13,7 млрд лет [34, с. 4; 36]. Знания о Вселенной связаны с максимальными пределами доступных познанию человека объекЦентр научного сотрудничества «Интерактив плюс»

тов природы и установлены методами математической физики, используемых специалистами космологии. По причинам недоступности Вселенной для исследования многими традиционными методами современного естествознания в космологии преобладает метод математического моделирования [34, с. 91; 36].

Космологические концепции (модели), или космологические модели Вселенной – физико-математические системы описания строения и эволюции Вселенной в целом или отдельных её периодов. В основном, все космологические концепции (модели) основаны на аксиоме истинности космологического принципа, или принципа изотропности и однородности Вселенной. Космологический принцип оценивается специалистами по значимости для современной космологии на уровне принципа постоянства скорости для специальной теории относительности и принципа эквивалентности для релятивистской теории тяготения, в том числе, для парадигмы общей теории относительности.

Коллективным творчеством астрономов и физиков на рубеже XX– X веков обоснована Стандартная космологическая модель (концепция).

Эта концепция основана на новейших математических вычислениях и результатах наблюдательной астрономии. Стандартная космологическая концепция (модель) признана специалистами парадигмой современной космологии и астрономии. Стандартная концепция объясняет несколько групп свойств и закономерностей Вселенной: прошлое Вселенной с момента её возникновения; состояния основных физических величин состава, строения и изменений современной эпохи Вселенной.

Первичное состояние Вселенной обозначается термином «космологическая сингулярность».

Космологическая сингулярность – состояние прошлого Вселенной, при котором величины плотности энергии материи є и кривизна пространства-времени R были порядка планковских размеров или бесконечны. Планковские размеры космологической сингулярности называются «физическая сигулярность» и вычислены с максимально возможной вероятностью пределов современного физического познания: величина плотности энергии материи є составляла 10114 эрг/см3; кривизна пространства-времени R составляла 10131 см–4. Состояние бесконечности величин космологической сингулярности называется «математическая сингулярность».

Из состояния космологической сингулярности начинается взрывообразный физический процесс новообразований, обозначаемый термином «Большой взрыв (хлопок)», или «Big Bang». От момента Большого взрыва начинаются эры эволюции Вселенной.

Основные события ранних стадий эволюции Вселенной в Стандартной космологической модели (концепции) распределены по интервалам времени с названием «эра» по причине фундаментальности происходящих в них процессов. Выделены пять эр эволюции Вселенной: планковская эра, адронная эра, лептонная эра, эра излучения, эра вещества.

В 2003 г. группа астрофизиков НАСА США составила карту Вселенной. Основные параметры Вселенной по критериям карты Вселенной:

– время существования Вселенной составляет 13±1% млрд лет;

– 4% состава Вселенной представляет барионное атомарное вещество;

10 Образование и наука: современные тренды. Выпуск IV  Парадигмы современной науки

– 22–23% состава Вселенной составляет ненаблюдаемое гравитирующее вещество, или «тёмная материя» – форма материи, которая не испускает электромагнитного излучения и не взаимодействует с ним, что является причиной невозможности её прямого наблюдения. Присутствие тёмной материи определяется по создаваемым ею гравитационным эффектам;

– 73–74% Вселенной составляет «тёмная энергия» – непознанное состояние природы со свойством антигравитации, от которого зависит процесс расширения Вселенной;

– геометрическая форма Вселенной – плоскость, так как параллельные линии не пересекаются;

– размеры современной Вселенной: вычислен радиус Вселенной величиной 1028 см;

– возможное время завершения существования Вселенной – 75109 лет или в любой момент, учитывая бесконечность непознанных закономерностей в природе [34, с. 100].

Знания о структурных уровнях природы имеют концептуальное значение, так как постоянно совершенствуются и не являются догмами культуры и мировоззрения, в частности. Информация о достоверных свойствах разнородных объектов природного бытия полезна человеку для обеспечения своих реальных потребностей и социальной мобильности.

Самоорганизация объектов природы По новейшим достижениям физики элементарных частиц, известное системе науки и человечеству разнообразие природы состоит из фиксированного множества элементарных частиц, в числе которых: 6 лептонов и их античастиц – 6 антилептонов; 6 кварков (u, d, s, c, b, t) и их античастиц – 6 антикварков; глюоны; фотоны; заряженные W-бозоны, в том числе, класс положительно электрозаряженные W+-бозоны, отрицательно электрозаряженные W--бозоны; электронейтральные Z0-бозоны, или нейтральные Z-бозоны; частицы Хиггса [19, с. 18].

По критерию новейших достижений физики элементарных частиц, вещество – это часть природных объектов, которые состоят из элементарных частиц класса электроны и элементарных частиц двух классов кварков – верхний кварк и нижний кварк. Элементарная частица класса электроны относятся к группе элементарных частиц класса лептоны. Из множества элементарных частиц классов нижний кварки и верхний кварк составлены более сложные классы элементарных частиц – протоны и нейтроны. Из множества элементарных частиц классов протоны и нейтроны образованы ядра атомов всех химических элементов Периодической системы химических элементов. Ядра атомов после присоединения на свою орбиту элементарных частиц класса электроны образуют состояние атома.

Из атомов формируются молекулы, из молекул организуется макротела природы в их твёрдом, жидком и газообразном агрегатном, фазовом состояниях, а также в уникальном состоянии твёрдотельного вещества в пределах биосферы планеты Земля с названием «жизнь». Под действием гравитации макротела организуются в состояния планет, звёзд, галактик [36].

Общие и специфические законы самоорганизации объектов и уровней сложности природы в целом не установлены. Основная часть множества физических наук исследует состояние макромира, так как макромир есть 11  Центр научного сотрудничества «Интерактив плюс»

реальная часть природы, в которой функционирует живая природа и способен жить человек в своём агрегатном, фазовом состоянии твёрдого тела, сквозь которое проходят газовое и жидкостное фазовые состояния познанной природы, а также непознанные состояния бытия.

Существование человека в бесконечном разнообразии бытия природы ограничено возможностями его твёрдотельных природных антропологических качеств биологического вида, уровнем совершенства профессиональных естественных наук, техники и промышленности. Фактор непознанного бытия, особо значимый в индивидуальном бытии человека, стимулирует потребность в принятии информации на веру, что означает состояние мировоззрения. По мнению автора, абстрактном значении «мировоззрение – система знаний, объясняющая сущность бытия (мира) и смысл жизни человека, создаваемая для оптимизации общественной и личной жизни людей под действием исторических и индивидуальных факторов» [37, с. 55]. Из множества видов мировоззрения оптимальным для современного человека является научное мировоззрение, превращающее хаос бытия в состояния оптимальной жизни с её комфортом, здоровьем, возможностями совершенства [38; 39].

Освоение личностью мировоззренческого значения достижений естествознания является ценностью культуры [40], безальтернативно для решения информационных и практических проблем профессиональной компетенции и культурной грамотности, позитивного будущего акторов общественного бытия.

Список литературы

1. ВАК. Паспорт специальности [Электронный ресурс]. – Режим доступа:

http://teacode.com/online/vak/ (дата обращения: 23.03.2015).

2. Баранов Г.В. Бытие как проблема в философии // Международный научно-исследовательский журнал. – 2016. – №7 (49). – Ч. 1. – С. 108–110. – DOI: 10.18454/irj.2016.49.145.

3. Баранов Г.В. Философия: словарь понятий: Учебное пособие. – 3-е изд., доп. – Омск:

ООО ИПЦ «Сфера», 2004. – 163 с.

4. Баранов Г.В. Научное мировоззрение и познание Вселенной // Образование и наука:

современные тренды: Колл. монография / Гл. ред. О.Н. Широков. – Чебоксары: ЦНС «Интерактив плюс», 2016. – С. 5–15.

5. Баранов Г.В. Исторические типы философии: Учебное пособие. – Омск: ОмГАУ, 1995. – 76 с.

6. Баранов Г.В. Цивилизационные функции философии // Вестник Омского университета. – 2015. – №2. – С. 105–107.

7. Баранов Г.В. Проблема познания в философии: практикум: Учебное пособие. – Омск:

Изд-во ОмГТУ, 2013. -140 с.

8. Баранов Г.В. Философия познания: практикум. – Мюнхен, 2013. – 266 с.

9. Баранов Г.В. Бытие и человек: философский практикум: Учебное пособие. – 3-е изд., перераб. и доп. – Омск: Изд-во ОмГТУ, 2002. – 252 с.

10. Баранов Г.В. Концепции современного естествознания: теория, история, физика. – Омск: Изд-во ОмГТУ, 2009. – 488 с.

11. Баранов Г.В. Общество и парадигмы социальной философии // Успехи современной науки. – 2016. – №9. – Т. 5. – С. 44–46.

12. Баранов Г. В. Общество и парадигмы социальной философии // Бюллетень науки и практики. Электрон. журн. – 2016. – №10 (11). – С. 369–372 [Электронный ресурс]. – Режим доступа: доступа: http://www.bulletennauki.com/baranov-g

13. Баранов Г.В. Специфика бытия человека // Интерактивная наука. – 2016. – №6. – С. 96–98. – DOI 10.21661/r-112754.

12 Образование и наука: современные тренды. Выпуск IV  Парадигмы современной науки

14. Баранов Г.В. Антропный принцип в познании Вселенной // Успехи современной науки. – 2016. – №7. – Т. 4. – С. 149–152.

15. Баранов Г.В. Культурология: понятия, мыслители, тексты христианской культуры:

Учебное пособие. – Омск, 2003. – 284 с.

16. Баранов Г.В. Религиоведение: направления, организация, деятельность в христианстве: словарь: Учебное пособие. – Омск, 2003. – 288 с.

17. Баранов Г.В. Структурные уровни природы // Омский научный вестник. – 2015. – №3. – С. 51–56.

18. Баранов Г.В. Структурные уровни природного бытия // Символ науки. – №3. – 2015. – С. 133–136.

19. Баранов Г.В. Современное естествознание: концепции физики: учебное пособие. – Омск: Изд-во ОмГТУ, 2013. – 140 с.

20. Баранов Г.В. Концепции современного естествознания: физические науки: Учебное пособие. – Омск: Изд-во ОмГТУ, 2010. – 304 с.

21. 9. Баранов Г.В. Концепции современного естествознания: физические науки: Учебное пособие. – 2-е изд. – Омск: Изд-во ОмГТУ, 2011. – 304 с.

22. Баранов Г.В. Концепции современного естествознания: теория, история, физика. – Омск: Изд-во ОмГТУ, 2009. – 488 с.

23. Концепции современного естествознания: Учебник для вузов / В.Н. Лавриненко, В.П. Ратников, Г.В. Баранов [и др.]; под ред. В.Н. Лавриненко, В.П. Ратникова. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Юнити-Дана, 1999. – 303 с.

24. Баранов Г.В. Концепции современного естествознания: астрономические науки. Химические науки: Учебное пособие. – Омск: Изд-во ОмГТУ, 2010. – 344 с.

25. Баранов Г.В. Концепции современного естествознания: биологические науки: Учебное пособие. – Омск: Изд-во ОмГТУ, 2009. – 308 с.

26. Баранов Г.В. Концепции современного естествознания: практикум: Учебное пособие. – Омск: Изд-во ОмГТУ, 2008. – Ч. 3. – 548 с.

27. Баранов Г.В. Концепции современного естествознания: биологические науки: Учебное пособие. – 2-е изд. – Омск: Изд-во ОмГТУ, 2010. – 308 с.

28. Баранов Г.В. Современное естествознание: концепции биологии: Учебное пособие. – Омск: Изд-во ОмГТУ, 2013. – 224 с.

29. Баранов Г.В. Концепции современного естествознания: науки о Земле. Науки о человеке: Учебное пособие. – Омск: Изд-во ОмГТУ, 2011. – 376 с.

30. Баранов Г. В. Современное естествознание: концепции наук о человеке: Учебное пособие. – Омск: Изд-во ОмГТУ, 2013. – 224 с.

31. Баранов Г.В. Концепции современного естествознания: астрономические науки. Химические науки: Учебное пособие. – 2-е изд. – Омск: Изд-во ОмГТУ, 2011. 344 с.

32. Baranov Gennadij. Concepts of asronomy (Концепции астрономии: учебник). – Гамбург: Anchor Akademic Publishing, 2014. – 214 с.

33. Баранов Г.В. Концепции современного естествознания: практикум: Учебное пособие. – Омск: Изд-во ОмГТУ, 2007. – Ч. 2. – 448 с.

34. Баранов Г.В. Современное естествознание: концепции астрономии: Учебное пособие. – Омск: Изд-во ОмГТУ, 2013. – 180 с.

35. Баранов Г.В. Онтология физического разнообразия природы / Г.В. Баранов // Фундаментальные проблемы науки: Сборник статей Международной научно-практической конференции (20 апреля 2015 г., г. Уфа). В 2 частях. Ч. 2 / Отв. ред А.А. Сукиасян. – Уфа: Аэтерна, 2015. –С. 88–90.

36. Физическая энциклопедия в 5 томах / Гл. ред. А.М. Прохоров. – М., 1988–1999 [Электронный ресурс]. – Режим доступа: www.ex.ua/4584474

37. Баранов Г.В. Факторы философии и мировоззрения в бытии человека // Успехи современной науки. – 2016. – №6. – Т. 4. – С. 55–58.

13  Центр научного сотрудничества «Интерактив плюс»

38. Баранов Г.В. Наука в культуре общества и личности // Роль науки в развитии общества: Сборник статей Международной научно-практической конференции (5 марта 2015 г., г. Уфа). В 2 частях / Отв. ред А.А. Сукиасян. – Уфа: Аэтерна, 2015. – Ч. 2. – С. 68–71.

39. Баранов Г.В. Концепция антихаосной сущности науки // Современные концепции развития науки: Сборник статей Международной научно-практической конференции (30 апреля 2015 г., г. Уфа). В 3 частях / Отв. ред. А.А. Сукиасян. – Уфа: Аэтерна, 2015. – Ч. 3. – С. 30–32.

40. Баранов Г.В. Ценность в культуре // Успехи современной науки и образования. – 2016. – №7. – Т. 5. – С. 39–41.

Баранов Геннадий Владимирович – д-р филос. наук, профессор кафедры «Общественные науки» Омского филиала ФГОБУ ВО «Финансовый университет при Правительстве РФ», Россия, Омск.

–  –  –

Крапостин Алексей Александрович  Верещака Анатолий Степанович  Сотова Екатерина Сергеевна  Верещака Алексей Анатольевич  Красновский Александр Николаевич 

ИССЛЕДОВАНИЕ НАДЕЖНОСТИ ЛЕЗВИЙНОГО

ИНСТРУМЕНТА ИЗ РЕЖУЩЕЙ КЕРАМИКИ 

Ключевые слова: режущая керамика, надежность, стойкость режущего инструмента, внезапный отказ, износ, интенсивность отказа, вероятность безотказной работы, вероятность отказа инструмента.  В работе приведены результаты исследований авторского коллектива в области повышения эффективности резания керамическим режущим инструментом в условиях автоматизированного производства.

Проанализированы основные виды разрушения режущей керамики при резании. Даны рекомендации по выбору критерия отказа керамического режущего инструмента при резании в автоматизированном производстве.

Разработана методика расчета основных показателей надежности керамического инструмента, таких как интенсивность отказа, вероятность безотказной работы, вероятность отказа инструмента.  Keywords: cutting ceramics, reliability, cutting tool resistance, sudden failure, wear, failure rate, probability of non-failure, probability of tool failure.  Results of researches of authors group in the field of increase at cutting efficiency by the ceramic cutting tool in the conditions of the automated manufacturing are given in this publication. Main types of cutting ceramics destruction are analyzed. Recommendations about the choice of failure criterion of the ceramic cutting tool in the automated manufacturing are made. The method of calculation of the main characteristics of the ceramic tool reliability, such as failure rate, probability of non-failure, probability of tool failure is developed.  В связи с необходимостью сокращения времени простоев технологического оборудования и излишнего расхода металлорежущего инструмента, обеспечения необходимой оперативности при освоении новых видов современной техники и технологий, уменьшения брака изготовленных деталей при среднесерийном и крупносерийном производстве, а также с целью улучшения экономических показателей машиностроительного производства в настоящее время наибольшее значение приобретает обеспечение надежности режущего инструмента. Для этого на функционирующих машиностроительных предприятиях необходимо существенно расширить стандартные методы и внедрить современные разработки на основе инновационных моделей надежности режущего инструмента, способных прогнозировать случайные (внезапные) отказы инструмента. Исследование физических особенностей поведения инструмента при резании с установлением взаимосвязей между надежностью и интенсивностью, а также характером изнашивания, работоспособностью и отказами инструмента с учетом режимов резания позволяет сформировать законы обеспечения надежности режущего инструмента.

15  Центр научного сотрудничества «Интерактив плюс»

1. Анализ основных видов разрушения инструмента при резании Основным показателем надежности режущего инструмента является период стойкости – времени работы режущего инструмента до его отказа, как правило, времени достижения критической величины очага износа инструмента в зависимости от принятого критерия отказа.

Отказы могут быть постепенными в результате сбалансированного развития очагов изнашивания передней и задней поверхностей инструмента (рис. 1, а), что является относительно благоприятным фактором работоспособности инструмента. Однако достаточно часто происходит внезапный и, как правило, непредсказуемый отказ инструмента в виде хрупкого разрушения режущей части инструмента (рис. 1, б). Такой тип отказа более характерен для инструментов, изготовленных их материалов высокой твердости и теплостойкости, но с недостаточным запасом прочности и приводит к полному выходу инструмента из строя с абсолютной ремонтонепригодностью.

Ввиду того что изнашивание режущего инструмента является чрезвычайно сложным процессом, интегрирующим экстремально высокие тепловые нагрузки, активные физико-химические процессы адгезионного взаимодействия и интердиффузии, контактные напряжения, близкие пределу прочности инструментального материала, циклические термомеханические напряжения, то изнашивание инструмента в процессе резания не имеет аналогов по характеру и интенсивности изнашивания любых изделий машиностроительного назначения, находящихся в состоянии трибоактивного взаимодействия с контактирующей парой.

а) б) Рис. 1. Микрофотографии керамического режущего инструмента, демонстрирующие постепенный отказ инструмента в результате сбалансированного износа (а) и внезапный (непрогнозируемый) отказ инструмента в результате хрупкого разрушения контактной площадки инструмента (б) [52] В работе [27] было установлено, что отказ стандартного керамического режущего инструмента из смешанной керамики ВОК-71, как правило, происходит внезапно и в произвольный момент времени, не имея выраженной зависимости от времени наработки инструмента на отказ. В частности, при прерывистом точении уже при значениях фаски износа 16 Образование и наука: современные тренды. Выпуск IV  Парадигмы современной науки задней поверхности равной h3 = 0,1 мм на режущей части керамической СМП из ВОК-71 появляются дефектные зоны глубиной до 0,5 мкм, что свидетельствует о начальном этапе разрушения. Эти зоны являются источником интенсивного формирования микротрещин, которые приводят к разрушению связей между зернами и к интенсивному их отделению от СМП [27].

Во многих работах, посвященных механизмам макро- и микроразрушения керамического инструмента [47; 54; 57; 61], формирование трещин в керамическом инструменте связывают с возникновением в процессе резания чрезвычайно неблагоприятных термических растягивающих напряжений на поверхности из-за чрезвычайно низкой теплопроводности и высокой склонности к термическому расширению керамического материала.

Результатом вышеперечисленного является развитие усталостных напряжений в керамическом материале, обладающем относительно низким запасом пластической прочности. Образование микротрещин компенсируют напряжения, возникшие на поверхности. Так, проблемы отказов, исследуемые автором [40], показали, что разрушение лезвийного инструмента в большей степени зависит от структурной модели твердого тела, выбранного для процесса, в зависимости от которого под разрушением инструмента можно понимать образование в твердом теле субмикро-, микро- и макронесплошностей, что впоследствии приводит к разрушению путем разрыва межатомных связей, разделения тела на части, приводящий к хрупкому сколу режущей части инструмента в процессе работы. В процессе проведения исследования особое внимание уделяли опасным зонам, возникающим в режущей части инструмента, в частности, в процессе резания режущая кромка наиболее подвержена образованию сколов и последующему разрушению.

Типичный характер хрупкого разрушения контактных площадок передней и задней поверхностей СМП из ВОК-71 при точении закаленной стали показан на рис. 2.

Отмечено, что при появлении первых сколов режущей кромки керамического инструмента при точении закаленной стали 45 резко увеличивается шероховатость обработанной поверхности и вероятность полного отказа инструмента. Так как непосредственно после врезания инструмента происходит потеря устойчивости формы керамического инструмента вследствие возникающего пика напряжений, то происходят резкий рост трещины и скол режущей кромки у вершины, что и является основной причиной ухудшения шероховатости обработанной поверхности.

17  Центр научного сотрудничества «Интерактив плюс»

Рис. 2. Типичный характер хрупкого разрушения контактных площадок передней и задней поверхностей СМП из ВОК-71 при точении закаленной стали 45 с v = 500 м/мин; S = 0,1 мм/об; t = 0,15 мм, время резания 15 минут [56]: ПП – передняя поверхность, ЗП – задняя поверхность Рассмотренный вариант отказа керамического инструмента ведет к необратимому браку обработанных деталей, что достаточно негативно отражается на экономическом обеспечении производства и делает применение керамического инструмента практически невозможным из-за низкой эксплуатационной надежности инструмента.

В настоящее время существует достаточно большое количество теорий, объясняющих физическую сущность процесса разрушения инструментальных материалов в процессе изнашивания инструмента. Так, автор работы [40] считает, что разрушение является процессом разделения тела на части под действием механических, термических, коррозионноокислительных и других воздействий. Авторы работы [11] рассматривают разрушение как процесс ослабления и разрыва межатомных связей.

В исследованиях автора работы [28] утверждается, что увеличение фаски износа задней поверхности инструмента свыше 0,25 мм приводит к значительному изменению теплового поля, что влечет за собой вытягивание изотерм вдоль задней поверхности, что, в свою очередь, приводит к существенной интенсификации изнашивания задней поверхности. В этой же работе предлагаются регрессивные модели, на основании которых возможно определять температуру и температурные градиенты в каждой точке зоны резания.

Пластические деформации, формируемые в приповерхностных слоях передней поверхности инструмента, являются основной причиной формирования растягивающих внутренних напряжений, которые приводят к образованию поперечных трещин [57]. Предпосылкой для этого является возникновение больших градиентов силы резания.

Еще одной причиной внезапных сколов, столь характерных для керамического инструмента, является неблагоприятный угол сдвига, формируемый вследствие отрицательного значения переднего угла на фаске СМП из керамики, что также влияет на направление движения стружки по передней поверхности, на величину силы резания и направление её 18 Образование и наука: современные тренды. Выпуск IV  Парадигмы современной науки действия. Вследствие этого изменяется коэффициент завивания стружки и концентрация напряжений на режущей кромке. Возросшие внутренние растягивающие напряжения, которые формируются в зоне контакта на передней поверхности инструмента, могут превышать прочность инструментального материала, что ведет непосредственно к возникновению сколов на инструменте [55].

Ранее проведенные исследования автора [58] показали, что уже на стадии производства режущей керамики возможны формирования растягивающих остаточных напряжений и трещин в керамической матрице. Подобные дефекты режущей керамики оказывают влияние на прочность и износостойкость керамического инструмента.

Эксперименты, проведенные при обработке сталей инструментом из режущей керамики, показали, что при резании сталей с низким содержанием углерода и, соответственно, высоким содержанием феррита проявляется высокая склонность к налипанию на режущий клин инструмента частиц обрабатываемого материала. Это является основной причиной ускоренного изнашивания задней поверхности инструмента в результате вырыва выступающих керамических зерен из матрицы. При повышении содержания углерода в стали увеличивается доля цементита в ее составе.

Это ведет к уменьшению адгезионного и увеличению абразионного изнашивания инструмента. По сравнению с твердым сплавом использование режущей керамики для лезвийной обработки углеродистых сталей при одинаковых условиях обработки отличается меньшим износом по задней поверхности. Это объясняется высокой теплостойкостью и износостойкостью инструмента из режущей керамики [48–49; 51; 53].

2. Определение основных критериев надежности керамического режущего инструмента Расчет надежности – это процедура определения значений показателей надежности объекта с использованием методов, основанных на их вычислении по справочным данным о надежности элементов объекта, по данным о надежности объектов-аналогов, данным о свойствах материалов и другой информации, имеющейся к моменту расчета [62]. Следует отметить, что расчеты надежности режущего инструмента при проектировании инновационных технологий обработки входят в состав обязательных работ по обеспечению надежности любой системы и выполняются на основе требований к нормативно-технической документации [22; 30; 32].

Авторы [2] предложили вычисления скорости изнашивания инструмента производить на основе модели диффузионного изнашивания, в том числе и диффузии элементов контактных слоев инструмента в стружку по высокоскоростному механизму.

Авторы работ [24–25; 43; 45] предлагают производить расчеты износостойкости инструмента в зависимости от факторов нагрузки, действующей на инструмент в процессе работы, пластичности инструментального материала, скорости резания, твердости обрабатываемого материала. Авторы работы [1] предложили при расчетах износостойкости инструмента учитывать также такие факторы, как коррозионно-окислительные процессы. Автор работы [4] конкретизировал показатели коррозионно-окислительного изнашивания инструмента и предложил учитывать количество кислорода, участвующего в формировании окисных пленок, оказывающих сильное воздействие на изнашивание инструмента.

19  Центр научного сотрудничества «Интерактив плюс»

Однако, проведя анализ исследований, посвященных механизмам изнашивания, следует отметить, что они дают лишь представление о вероятности отказа и причинах его возникновения, но никак не раскрывают его количественную характеристику.

Хотя смешанная керамика состоит из химически устойчивых соединений Al2O3-TiC, тем не менее, среди главных причин изнашивания инструмента многие исследователи считают диффузионные процессы, протекающие в зоне контакта при больших скоростях обработки вследствие роста температуры. Проведенный анализ [6; 46; 59] обрабатываемого материала, заторможенного в застойной зоне, позволил установить, что в процессе резания соединения Al2O3 и TiC также могут вступать во взаимодействие с компонентами обрабатываемого материала. При этом образуется промежуточная фаза Al2O3, которая после окончания процесса подвергается рекристаллизации. В качестве доказательства приведена разница в размерах зерен оксида алюминия в застойной зоне, формируемой на контактной площадке передней поверхности инструмента. Образование промежуточной фазы Al2O3, которая обладает более низкой твердостью, невысоким пределом пластичности и отличным от исходного оксида алюминия коэффициентом термического расширения, интенсифицирует процесс изнашивания инструмента [34].

Анализ факторов, оказывающих влияние на изнашивание керамического инструмента с использованием парного корреляционного анализа, показал, что наиболее значимым фактором является повышенная скорость резания, характерная для керамического инструмента и приводящая к резкому росту температуры в зоне обработки, а наименее влияющим фактором оказалась теплопроводность, которая впоследствии была исключена из расчетов [59].

Параметр изнашивания в простейшем случае может иметь линейный характер связи h(L), однако в общем случае этот параметр является функцией многих переменных.

Производные от износа относительно пути резания в каждый конкретный момент (или конкретное значение пути резания) принято называть интенсивностью износа, или относительным износом инструмента:

, (2.1) п. (2.2) П Характеристики износостойкости инструмента также определяются при достижении одним или несколькими параметрами износа предельных значений, обычно называемых «критериями затупления» задней либо передней поверхностей инструмента [9].

Анализ работ [8; 12; 15; 33], посвященных процессу взаимодействия инструмента с обрабатываемым материалом, показал, что более целесообразно проводить стойкостные испытания режущего инструмента в условиях автоматизированного производства на оборудовании, отвечающем паспортному классу точности и жесткости. В таких условиях существует возможность более адекватного анализа отказов керамического режущего инструмента.

20 Образование и наука: современные тренды. Выпуск IV  Парадигмы современной науки

3. Исследование структуры отказов керамического инструмента

3.1. Влияние степени изнашивания керамического инструмента на интенсивность отказов Разработки методов повышения надежности лезвийных инструментов из режущей керамики и предсказуемости его отказов являются важной научно-практической задачей металлообрабатывающих производств и, в частности, совершенствования современных режущих инструментов с позиций повышения их эксплуатационных характеристик и расширения областей технологического применения.

В работе [41] изучалась зависимость износа режущего инструмента, оснащенного СМП из режущей керамики, при различных режимах резания и геометрии пластин. Рекомендуемый критерий предельного изнашивания задней поверхности керамического инструмента h3 = 0,4 мм [20] не соответствует реальному состоянию инструмента керамики ВОК-71, так как в этом случае обычно следует непрогнозируемый внезапный отказ инструмента и полное разрушение керамической СМП. Поэтому в качестве критерия затупления керамического инструмента была принята величина фаски износа задней поверхности не более h3 = 0,2–0,25 мм, при превышении значения которой резко возрастает вероятность внезапного отказа инструмента и увеличивается шероховатость обработанной поверхности.

Согласно методике, предложенной автором [39], для более показательного исследования следует выбирать несколько контрольных точек изнашивания инструмента для определения характера и интенсивности отказов инструмента, оснащенного СМП из смешанной режущей керамики.

Для этого через заданный промежуток времени (45 сек) измеряли величину фаски износа h3 и изучали общее состояние инструмента с помощью металлографического микроскопа МИМ-7 и большого инструментального микроскопа БМИ-1Ц. Исследования керамических СМП проводили после процедуры стравливания в кислотных средах налипов обрабатываемого материала в очагах износа передней и задней поверхностей, после чего исследовали закономерности влияния величины фаски износа задней поверхности на количество отказов керамического режущего инструмента, при этом критерием отказа считали увеличение шероховатости обработанной поверхности термообработанных стальных заготовок свыше величины Ra = 0,6 – 0,8 мкм. При исследованиях общее количество режущих кромок керамических СМП участвующих в процессе резания составляло 100 штук (рис. 3).

21  Центр научного сотрудничества «Интерактив плюс»

Рис. 3. Зависимость вероятности отказов от величины фаски износа СМП из ВОК-71 при точении закаленной стали HRC 52 при v = 600 м/мин; S = 0,1мм/об; t = 0,2 – 0,3 мм [26] Было установлено, что отказ керамического режущего инструмента происходит на всех стадиях изнашивания, причем при проведении экспериментов исключали случайные отказы на стадии приработочного изнашивания.

Необходимо отметить, что во время стойкостных исследований инструмента, оснащенного СМП из режущей керамики ВОК-71, при достижении фаски износа h3 свыше 0,2 мм происходит резкое повышение отказов инструмента и соответствующее снижение надежности инструмента и работоспособности, что свидетельствует о необходимости исключения инструмента от дальнейшего использования, особенно в условиях в условиях автоматизированного производства.

На основе исследований, представленных в работе [28], было отмечено, что увеличение фаски износа задней поверхности керамических СМП свыше 0,25 мм приводит к значительному изменению теплового состояния режущей части и вытягиванию изотерм вдоль их задней поверхности, что приводит к заметному увеличению интенсивности изнашивания задней поверхности.

Автором [26] проводились стойкостные испытания инструмента, оснащенного СМП из ВОК-71, при обработке закаленной стали У8. Фрактографические исследования с использованием металлографического микроскопа МИМ-7 показали, что все СМП керамического лезвийного инструмента имели характер «хрупкого скола».

Для исследования стохастических связей широко используют метод сопоставления двух параллельных рядов, метод аналитических группировок, корреляционный анализ, регрессионный анализ и некоторые непараметрические методы. Решение задачи обеспечения надежности керамического режущего инструмента в условиях автоматизированного производства требует комплексного использования этих методов [63].

22 Образование и наука: современные тренды. Выпуск IV  Парадигмы современной науки

В задачи корреляционного анализа входят:

измерение тесноты известной связи между варьирующими признаками;

определение неизвестных причинных связей (причинный характер которых должен быть установлен с помощью теоретического анализа);

оценка факторов, оказывающих наибольшее влияние на результативный признак.

В задачи регрессионного анализа входят:

выбор типа модели (формы связи);

установление степени влияния независимых переменных на зависимую;

определение расчётных значений зависимой переменной (функции регрессии).

Так, для изучения статистической зависимости по выборочным данным ряда величин предложено по имеющимся данным количества отказов провести корреляционный и регрессионный анализы для определения достоверности полученных в процессе эксперимента данных.

Для изучения корреляционной связи данные о статистической зависимости удобно задавать в виде корреляционной таблицы (табл. 1).

Таблица 1 Корреляционная таблица 0,1 0,2 0,3 0,4 у где x – фаска износа задней поверхности СМП из керамики ВОК-71 при точении закаленной стали 45 с твердостью HRC 52 (в мм);

y – количество отказов инструмента (в %).

Для наглядности каждую пару представим в виде точки на координатной плоскости. Такое изображение статистической зависимости называется полем корреляции (рис. 4).

–  –  –

100 97,8 А 6,59%.

Ошибка аппроксимации в пределах 5 – 7% свидетельствует о хорошем подборе модели (уравнения регрессии) к исходным данным.

3.2. Исследование влияния этапов обработки на интенсивность отказов Используя показанные выше теоретические положения и анализ данных немногочисленных исследований по развитию магистральной трещины и сколов (хрупкого разрушения) керамического инструмента, провели исследования влияния этапов обработки на разрушение керамического инструмента.

Установлено, что при воздействии внешних термо-механических напряжений на контактные площадки режущего инструмента, а также при развитии очагов изнашивания, особенно по задней поверхности, керамический инструмент подвергается сложнонапряженному воздействию, приводящему к хрупкому разрушению его контактных площадок и режущей кромки [4].

В соответствии с литературными данными [4; 6; 14; 18–19; 20; 27–28;

30; 33–34; 36–37; 39; 41–42; 52; 56] по обработке результатов изнашивания и отказов керамического инструмента следует, что в зависимости от условий экспериментальных исследований выборочное среднее значение величины износа и выборочное среднеквадратическое отклонение величины износа являются случайными величинами, которые принимают различные значения в течение времени. В случае если требуется проверить соответствие результатов испытаний, полученных при резании заготовок из различных материалов, то возникает необходимость оценки надежности и стабильности работы керамического инструмента, а также установления законов его отказов, имеющих случайный характер, а также причин расхождения выборочных статистических показателей в соответствии с выбранными критериями.

В большинстве работ [24–25; 43; 45] приведена зависимость износа и работоспособности инструмента от таких факторов, как нагрузка, физикоОбразование и наука: современные тренды. Выпуск IV  Парадигмы современной науки механические свойства материала инструмента, скорость резания, величина сечения среза, длина пути резания, воздействие окислительной среды и т. д. Такой подход не всегда приводит к правильному результату.

В этой связи более рациональным является оперировать описанием процесса разрушения лезвийного инструмента из керамики для характеризования основных параметров его надежности.

Применительно к автоматизированному средне- и крупносерийному производству необходимо учитывать абсолютно весь комплекс факторов, влияющих на надежность инструмента в период его работы, только в случае:

идентичных режимов обработки;

полной идентичности геометрических параметров используемого инструмента;

полной идентичности химического состава и свойств материала инструмента;

однородности физико-механических свойств и сортамента обрабатываемых материалов.

Весь этот комплекс параметров позволяет исследовать основные причины отказа работы инструмента и его периодичность и разработать меры, исключающие преждевременный выход инструмента из строя.

В процессе исследования 100 режущих кромок в режиме работы лезвийного инструмента, оснащенного СМП из ВОК-71, в условиях автоматизированного производства [26] установлены наиболее опасные стадии обработки, в которых более интенсивно происходит отказ инструмента (рис. 5).

Рис. 5. Зависимость количества отказов от этапа обработки инструментом, оснащенным СМП из ВОК-71 при точении закаленной стали HRC 52 (v = 600 м/мин, S=0,1 мм/об, t = 0,2 – 0,25 мм) Установлено, что количество врезаний и выходов инструмента из рабочей зоны оказывает решающее влияние на надежность инструмента.

Основная доля отказов (77%) в процессе работы лезвийного инструмента происходит при врезании и выходе инструмента из резания, что свидетельствует о высокой хрупкости и низкой пластичности, слабых межатомных связях стандартного керамического инструментального материала ВОК-71. Поэтому можно предположить, что именно в момент врезания и 27  Центр научного сотрудничества «Интерактив плюс»

выхода инструмента из зоны резания на поверхности инструмента образуются пиковые напряжения, которые и являются основной причиной зарождения и развития магистральных трещин, приводящих к хрупкому сколу режущей кромки керамической СМП.

Режущая керамика достаточно хорошо выдерживает высокие температуры, но крайне негативно воспринимает термические напряжения, образованные под действием градиентов температур [50]. Однако не следует исключать воздействие на инструмент ударных нагрузок, критических напряжений и вибрационных процессов.

В своей работе автор [29] уделяет внимание ударно-усталостному разрушению инструмента, который основан на многократной деформации наружных слоев инструмента с последующим отслоением некоторых его частиц. При этом исследовали влияние на разрушение теплофизических процессов при резании. Так, утверждается, что мощность и ориентация теплового потока изменяют теплофизические свойства керамики. Режущая керамика, обладающая большой неоднородностью свойств, более подвержена формированию термического микронапряжения на границе основного компонента.

Отказ керамического режущего инструмента также возможен при остаточных напряжениях и сформировавшихся микротрещинах, которые образуются в инструменте во время его изготовления, а напряжения, образованные в процессе эксплуатационных нагрузок, приводят к зарождению и развитию микротрещины. В одной из своих статей автор [16] доказала, что под действием силовой нагрузки более благоприятным участком появления дефекта является поверхность твердого тела. Развитие микротрещины приводит к отделению частицы износа с поверхности инструмента или сколу.

Исследования, проведенные в работе [23], показали, что применение пластин из слоистой керамики способствует уменьшению рассеивания периода стойкости ввиду снижения до 50% доли макрохрупкого разрушения в общем объеме отказов керамического инструмента.

Однако следует отметить, что достаточно специфически и не в полной мере изучены условия эксплуатации инструментов, которые до настоящего времени не позволяют выявить основные закономерности их отказов в процессе работы, а именно: неопределенность эксплуатационной нагрузки, действующей при резании и роль термомеханической напряженности.

4. Разработка программы по определению основных показателей надежности Производственные процессы в машиностроении характеризуются многостадийностью, сложностью и разнообразием применяемых методов обработки: пластическая деформация, резание, химическая, термическая, лазерная обработка. Они осложняют процесс обработки результатов [12].

Так, для современной оценки эффективности производства в большинстве случаев применяют систему показателей, которая отражает определенную пропорциональность между факторами производства (рабочей силой, средствами и предметами труда) и позволяет для современного общества сопоставить расход ресурсов с результатами работы, выпуском и реализацией конкурентноспособной продукции [12].

В настоящее время общепризнанным приоритетным направлением в развитии науки и техники является комплексная автоматизация производства, что подразумевает снижение затрат на производство, повышение 28 Образование и наука: современные тренды. Выпуск IV  Парадигмы современной науки культуры производства, повышение качества продукции, которая способна конкурировать на международных промышленных рынках.

В ходе практического применения керамического режущего инструмента в условиях автоматизированного производства выявились неоднозначные периоды стойкости данного инструмента при одинаковых условиях обработки. Числовой ряд наработки на отказ, представленный выше, варьируется от нескольких секунд до десятка минут. На основании этих обстоятельств был получен коэффициент вариации и применен закон распределения случайной величины, на основании которого возможен расчет основных параметров надежности.

Изучение работ по повышению стойкости инструмента и основным причинам отказа позволило заложить фундамент для углубленных исследований по более рациональному применению инструмента и использованию технологического оборудования с целью повышения объема и качества выпускаемых изделий.

Современная промышленность неразрывно связана с новыми наукоемкими технологиями по расчету исходных данных с учетом общих эксплуатационных требований и физико-химических процессов. Испытания с целью проверки надежности изделий, работающих под управлением программ, осуществляются при совместной работе программы и изделия.

Проверяются при этом и степень обработанности программы в соответствии с заданными требованиями, и корректность этих требований, и согласованность взаимодействий программы и аппаратуры. Так, автором [39] приведены расчеты и составлена блок-схема автоматизированной системы термопрочностных расчетов керамических режущих пластин, что упрощает работу стационарной и неустановившейся термоупругости.

Формирование предложенного программного обеспечения позволяет диагностировать исходные данные и формировать расчетную схему для вспомогательных расчетов, строить графики и разбивать режущую пластину на ансамбль конечных элементов. Данная база данных была сформирована на основании работ авторов [1; 3; 13–14; 21; 30; 35; 42–44].

Степень обработанности программы может проверяться различными методами. Чем выше требование к достоверности проверки, тем более сложен метод проверки. Также стоит отметить достаточно высокий интерес к надежности систем авторов [10; 38], работы которых посвящены программным средствам, предназначенным для анализа и расчета надежности, готовности и ремонтопригодности в условиях промышленности, что свидетельствует об актуальности данного направления в условиях жесткой рыночной экономики.

Учитывая тот факт, что у керамического режущего инструмента стойкость является детерменированной величиной, то разбросы данных в связи с этим находятся в большом диапазоне значений. В реальных условиях эксплуатации элементы системы оказываются в условиях, значительно отличающихся от расчетных (номинальных), для этого во избежание преждевременного отказа инструмента свойственно применять минимальные значения периода стойкости, которые в большинстве случаев меньше времени одной технологической операции. После подробного изучения потери устойчивости инструмента и использования формул по расчету надежности разработана программа для определения надежности минералокерамического лезвийного инструмента [7]. Языком программирования для данного проекта служил MicrosoftVisualBasic.

29  Центр научного сотрудничества «Интерактив плюс»

Расчет надежности рекомендуется проводить в следующем порядке.

1. Формулирование понятие отказа и определение его критерия.

Прежде чем приступить к расчету надежности, необходимо четко сформулировать, что следует понимать под отказом объекта (системы) и выделить для расчета только те элементы, которые ведут к отказу объекта.

2. Составление схемы расчета надежности. Схему расчета надежности целесообразно составлять таким образом, чтобы элементами расчета были конструктивно оформленные блоки (звенья), которые имеют свои показатели надежности. На схеме расчета надежности желательно указывать время работы каждого расчетного элемента.

3. Выбор метода расчета надежности. В соответствии с видом расчета надежности выбираются расчетные формулы и для определения интенсивности отказов системы по соответствующим таблицам и номограммам определяются величины интенсивности отказов элементов. При наличии ведомостей режимов работы элементов вычисляются поправочные коэффициенты для уточнения интенсивности отказов всех элементов.

Если в течение времени работы системы элементы имеют не постоянную интенсивность отказов, но существуют четко выраженные временные интервалы, где интенсивность отказов элементов постоянна, то для расчета используется так называемая эквивалентная интенсивность отказов элемента [19].

Структурные методы расчета параметров надежности в современном производстве применяются, прежде всего, для объектов, поддающихся разделению на элементы, характеристики надежности которых известны на момент проведения расчетов. Элементом АСУ является отдельная относительно самостоятельная часть системы, участвующая в реализации одной или нескольких функций АСУ и рассматриваемая при решении задач надежности как не разложимая на составляющие [17].

Задачами программы является определение закона распределения и расчет таких параметров, как:

средняя наработка на отказ;

коэффициент вариации;

вероятность безотказной работы;

вероятность отказов;

параметр потока отказов.

Основными достоинствами программы являются простота обработки экспериментальных данных, построение графиков. Время, затраченное для обработки всего числового ряда, значительно меньше расчета по формулам надежности.

Для построения всего комплекса расчетов следует:

определить максимальные и минимальные значения ряда;

определить размах вариации;

определить среднюю наработку на отказ;

определить СКО;

определить коэффициент вариации:

0и 0,25554, то использовался нормальный закон расесли пределения случайной величины;

0,25554 и 1.25554, то использовался закон распределеесли ния Вейбула;

определить вероятность безотказной работы;

30 Образование и наука: современные тренды. Выпуск IV  Парадигмы современной науки

–  –  –

Также испытания позволяют оценить фактическую надежность, установить причины отказов и их физическую сущность, исследовать динамику износа.

Согласно методике, изложенной выше, была разработана программа по расчету основных показателей надежности в автоматическом режиме, которая способствует облегчению расчетов по определению закона распределения и нахождению оптимальной надежности инструмента [7]. Для определения всех параметров достаточно в столбце «А» ввести данные по наработке на отказ и нажать кнопку «Рассчитать» (рис. 7).

Рис. 7. Общий вид программы расчета основных параметров надежности режущего инструмента, открытый в диалоговом окне [26] Как следует из рис. 7, программа в автоматическом режиме способна проанализировать и рассчитать все параметры надежности, а также построить график данных числовых значений надежности.

Таким образом, важнейшим параметром работы режущего инструмента в условиях автоматизированного производства является его надежность, т.е. способность выполнять свои функции при заданном периоде стойкости с определенной вероятностью безотказной работы. Учитывая, что все большее применение в металлообрабатывающей промышленности получают режущие инструменты, оснащенные СМП из режущей керамики, обладающей высокими теплостойкостью и износостойкостью, что позволяет использовать керамический инструмент с большими скоростями резания (т.е. позволяет увеличить производительность резания), но отличающейся повышенной склонностью к внезапному отказу вследствие хрупкого разрушения режущей части инструмента, необходимо иметь возможность оценить показатели надежности, такие как интенсивность 33  Центр научного сотрудничества «Интерактив плюс»

отказа и вероятность безотказной работы инструмента. Поэтому разработка методики расчета основных показателей надежности режущего инструмента является актуальной научно-технической задачей.

Проведенные исследования позволили установить закон распределения стойкости токарных СМП из смешанной керамики при резании закаленной стали. Показано, что разбросы стойкости инструмента в этом случае подчиняются экспоненциальному закону распределения с коэффициентом вариации 1,08.

Настоящая работа выполнена при финансовой поддержке Министерства образования и науки РФ в рамках выполнения государственного задания.

Список литературы

1. Андриевский Р.А. Прочность тугоплавких соединений и материалов на их основе:

справочное издание / Р.А. Андриевский, И.И. Спивак. – Челябинск: Металлургия, 1989.

2. Астафьев В.И. Нелинейная механика разрушения: Учебное пособие / В.И. Астафьев, Ю.Н. Радаев, Л.В. Степанова. – Самара: Изд-во Самарского университета, 2001. – 632 с.

3. Баранчиков В.И. Справочник конструктора инструментальщика / В.И. Баранчиков. – М.: Машиностроение, 1994. – 560 с.

4. Беккер М.С. Повышение работоспособности режущего инструмента на основе анализа механизма диффузионно-усталостного разрушения инструментального материала: Автореф. дис. … д-ра техн. наук. – Тбилиси, 1989. – 38 с.

5. Бекташов Д.А. Определение основных параметров надежности минералокерамического режущего инструмента / Д.А. Бекташов, А.А. Крапостин // Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии. – №2. – 2012. – С. 94–98.

6. Бекташов Д.А. Повышение надежности и работоспособности минералокерамического режущего инструмента путем совершенствования износостойких покрытий: Дис. … канд. техн. наук. – Иваново, 2002. – 99 с.

7. Бекташов Д.А. Расчет основных параметров экспоненциального закона распределения наблюдаемой случайной величины // Д.А. Бекташов, О.В. Блинов, А.А. Крапостин / Свидетельство на программу ЭВМ №2013612102. – 2013.

8. Бетацели Л.И. Прочность и надежность режущего инструмента / Л.И. Батацели. – Тбилиси: Сабчота Сакартвело, 1973. – 302 с.

9. Васин С.А. Резание материалов: Термомеханический подход к системе взаимосвязей при резании: Учебник для технических вузов / С.А. Васин, А.С. Верещака, В.С. Кушнер. – М.: Изд-во МГТУ им. Баумана, 2001. – 488 с.

10. Викторова В.С. Анализ программного обеспечения моделирования надежности и безопасности систем / В.С. Викторова, Х.П. Кунтшер, А.С. Степанянц // Надежность. – 2006. – №4 (19). – С. 46–57.

11. Владимиров В.И. Физическая природа разрушения металлов / В.И. Владимиров. – М.: Металлургия, 1984. – 280 с.

12. Вульф А.М. Резание металлов / А.М. Вульф. – 2-е изд. – Л.: Машиностроение, 1973. – 469 с.

13. Геворкян Э.С. Структура, физико-механические и режущие свойства материала бихромит-Р / Э.С. Геворкян, С.А. Романчук // Сверхтвердые и композиционные материалы и покрытия, их применение: Сб. науч. тр. АН УССР / Отв. ред. П.С. Кислый. – Киев: Институт сверхтвердых материалов им. В.Н. Бакуля, 1991. – С. 33–35.

14. Гнесин Г.Г. Керамические инструментальные материалы: учебное пособие / Г.Г. Гнесин, И.И. Осипова, Г.Д. Ронталь [и др.]; под ред. д-ра техн. наук Г.Г. Гнесина. – Киев: Техника, 1991. – С. 388.

15. Гордфельдер, В.А. Физико-технологические особенности процесса точения конструкционных материалов инструмента из СТМ: Дис. … канд. техн. наук. – Куйбышев, 1990. – 156 с.

34 Образование и наука: современные тренды. Выпуск IV  Парадигмы современной науки

16. Горячева И.Г. Модель усталостного разрушения поверхностей / И.Г. Горячева, О.Г. Чекина // Трение и износ. – Т. 11. – №3. – 1990. – С. 389–400.

17. ГОСТ 27.002–89 Надежность в техники. Основные понятия. Термины и определения.

18. Грабченко А.Н. Рабочие процессы высоких технологий в машиностроении: Учебное пособие / А.Н. Грабченко. – Харьков: ХДПУ, 1999. – 436 с.

19. Елютин А.В. Методологические принципы создания высокопрочной градиентнослоистой керамики с покрытием для скоростной лезвийной обработки без применения СОТС / А.В. Елютин, В.Н. Аникин, И.В. Блинков, А.С. Верещака // Труды конгресса «Конструкторско-технологическая информатика – 2000». – М.: МГТУ «СТАНКИН», 2000. – Т. 1. – С. 180–182.

20. Жедь В.П. Режущие инструменты, оснащенные сверхтвердыми и керамическими материалами, и их применение: Справочник / В.П. Жедь, Г.В. Боровский, Я.А. Музыкант, Г.М. Ипполитов. – М.: Машиностроение, 1987. – 320 с.

21. Зефиров А.В. Термодинамические свойства неорганических веществ: справочник / А.В. Зефиров. – М.: Атомиздат, 1965. – 460 с.

22. Качанов Л.М. Основы механики разрушения / Л.М. Качанов. – М.: Наука, 1974. – 311 с.

23. Конаков А.В. Повышение работоспособности инструментальной керамики на основе исследования структуры, свойств и механизмов разрушения и изнашивания: Дис. … канд. техн. наук. Благовещенск, 1999. – 145 с.

24. Крагельский И.В. Оценка стоимости резцов, основанная на теории усталостного износа / И.В. Крагельский, Е.Ф. Непомнящий, М.И. Зюльков // Сб. докл. Уральской юбилейной научной сессии по итогам исследовательских работ в области машиностроения. – Курган, 1967. – С. 69–71.

25. Крагельский И.В. Трение и износ / И.В. Крагельский. – М.: Машиностроение, 1968. – 480 с.

26. Крапостин А.А. Обеспечение надежности резцов, оснащенных керамикой, на основе повышения динамических характеристик резания и применения наноструктурированных многослойных покрытий: Дис. … канд. техн. наук. – М.: ФГБОУ ВПО «МГТУ «СТАНКИН», 2015. – 174 с.

27. Кузин, В.В. Инструменты с керамическими режущими пластинами / В.В. Кузин. – М.: Янус-К, 2006. – 160 с.

28. Кузин В.В. Разработка режущих пластин из нитридной керамики для предварительной механической обработки деталей: Дис. … д-ра техн. наук. – М.: МГТУ «СТАНКИН», 2007. – 391 с.

29. Кук и Наяк. Влияние температурных воздействий на износ резца // Труды американского общества инженеров-механиков: Серия В: Конструирование и технология машиностроения. – Т.88. – №1. – 1966. – С. 82–90.

30. Мальцев О.С. Эффективность применения пластин из керамических материалов / О.С. Мальцев, Т.И. Мамкин, А.Ф. Семкин // Технология и оборудование обработки металлов резанием. Отечественный опыт. – М.: ВНИИТЭМР. – Вып. 6. – 1988. – С. 5–8.

31. Пирогов К.М. Основы надежности текстильных машин: учебное пособие для вузов / К.М. Пирогов, С.А. Егоров. – Иваново: ИГТА, 2004. – 268 с.

32. Петреня Ю.К. Разрушение вследствие ползучести и механизма микроразрушения / Ю.К. Петреня // Докл. АН СССР. – №6/297. – 1987. – С. 1313–1333.

33. Попов А. И. Повышение работоспособности минералокерамических режущих пластин путем ионной модификации их рабочих поверхностей: Дис. … д-ра техн. наук. – СПб.:

СПГТУ, 2003. – 149 с.

34. Пронин А.И. Повышение работоспособности инструмента, оснащенного режущей керамикой и свехтвердыми материалами: Автореф. дис. … канд. техн. наук. – Комсомольскна-Амуре: КнАГТУ, 1995. – 20 с.

35. Самсонов Г.В. Тугоплавкие соединения / Г.В. Самсонов, И.П. Виницкий. – М.: Металлургия, 1976. – 558 с.

35  Центр научного сотрудничества «Интерактив плюс»

36. Сотова Е.С. Керамические режущие инструменты / Е.С. Сотова, А.С. Верещака, А.А. Верещака. – М.: Изд-во ФГБОУ ВПО «МГТУ «СТАНКИН», 2013. – 149 с.

37. Сотова Е.С. Повышение эффективности резания закаленных сталей путем применения высокопрочной композиционной керамики с многослойно-композиционными покрытиями: Дис. на соиск. уч. ст. к.т.н. – М.: ФГБОУ ВПО «МГТУ «СТАНКИН», 2011. – 148 с.

38. Строгонов А. Обзор программных комплексов по расчету надежности сложных технических систем / А. Строгонов, В.В. Жданов, С.Н. Полесский // Компоненты и технологии. – №5. – 2007. – С. 183–190.

39. Федоров С.Ю. Повышение производительности прерывистого точения отливок из серых чугунов на основе разработки режущих пластин из нитридной керамики: Дис. … канд.

техн. наук. – М.: МГТУ «СТАНКИН», 2011. – 148 с.

40. Фридман Я.Б. Механические свойства металлов / Я.Б. Фридман. – М.: Машиностроение, 1974. – 471 с.

41. Халимоненко А.Д. Управление качеством процесса точения инструментом из режущей керамики: Автореф. дис. … канд. техн. наук. – СПб., 2009. – 22 с.

42. Хечумов Т. Зависимость механизма изнашивания керамических материалов от топографии поверхности / Т. Хечумов // Проблемы трения и смазки. – Т. 1. – 1986. – С. 10–16.

43. Хрущев М.М. Закономерности абразивного изнашивания. Износостойкость: учебное пособие / М.М. Хрущев. – М.: Наука, 1975. – С. 5–28.

44. Чижик А.А. Разрушение вследствие ползучести и механизма микроразрушения / А.А. Чижик, Ю.К. Петреня // Докл. АН СССР. – Вып. 297. – №6. – 1987. – С. 1313–1333.

45. Шустер Л.Ш. Адгезионное взаимодействие режущего инструмента с обрабатываемым материалом / Л.Ш. Шустер. – М.: Машиностроение, 1988. – 96 с.

46. Bartsch S. Verschlei von Aluminiumoxid-Schneidstoffenunterstationrer Belastung: Dissertation. – Universitt Hannover, 1988. – 188 р.

47. Brandt G. Flank und Crater Wear Mechanisms of Alumina-Based Cutting Tools When Machining Steel / G. Brandt // Wear. – V. 112. – 1986. – P. 39–56.

48. Dornhfer R. Feindrehenvonunlegierten Kohlenstoffsthlenmit Keramik und Hartmetallwerkzeugen: Dissertation. – TH Braunschweig: Freiflchenverschlei und Oberflchengte, 1961. – 183 р.

49. Kamiske G. Untersuchungen an keramischen Drehwerkzeugen: Dissertation. – TH Braunschweig, 1961. – 196 р.

50. Kienel G. Vakuum-Beschichtung 4, Anwendungen Teil I, Dsseldorf, 1993.

51. Knig W. Zhigkeitsverhalten keramischer Schneid-stoffe / W. Knig, K.Gerschwiler // VDI-Z. – V. 131. – I. 1. – 1989. – Р. 52–58.

52. Mehrotra P.K. Application of ceramic cutting tools // Key Engineering Materials. – V. 138–140. – 1998. – P. 1–24.

53. Momper F.J. Untersuchung zum Standvermgen keramischer Werkzeugscheiden beim Drehen unter besonderer Bercksichtigung der Schneideneingriffsverhltnisse: Dissertation. – Universitt Hannover, 1988. – 184 р.

54. Okushima K. Thermal Crack in the Carbide Face Milling Cutter / K. Okushima, T. Hoshi // JSME. – V. 6. – I. 22. – 1963. – Р. 317–326.

55. Pekelharing A.J. The Exit Failure in Interrupted Cutting / A.J. Pekelharing // Annals of the CIRP. – V. 27. – I. 1. – 1978. – Р. 5–10.

56. Prilukova Yu. Hartdrehen mit neuartigen Schneidkeramiken unter extremen Zerspanbedingungen. Ein Beitrag zur Komplettbearbeitung auf innovativen Drehmaschinen: Dissertation Zur Erlangung des akademischen Grades Doktoringenieur. – Magdeburg: Berichte aus dem Institute fur Fertigungstechnik und Qualitatssichtrung, 2010.

57. Shaw M.C. Fracture of Metal Cutting Tools / M.C. Shaw // Annals of CIRP. – V. 28. – I. 1. – 1979. – P. 19–21.

58. Spur G. Keramik bearbeitung. – Mnchen Wien: Carl Hanser Verlag, 1989.

59. Tnshoff Н. Verschleivorgnge beim Spanen mit oxidischer Schneidkeramik / H. Tnshoff, S. Bartsch // VDI-Z. – V. 129. – I. 7. – 1987. – Р. 66–73.

36 Образование и наука: современные тренды. Выпуск IV  Парадигмы современной науки

60. Uehara K. Fundamental Approach to the Thermal Crack of Cermet Cutting Tools / K. Uehara, Y. Kanda // Annals of the CIRP. – V. 30. – I. 1. – 1981. – P. 47–51.

61. Zorew N. Standzeit und Leistung der Hartmetall-Werkzeugebeimunterbrochenen Zerspanen des Stahlesmitgroen Zerspanungs-querschnitten / N. Zorew // Annals of the CIRP. – V. 11. – I. 4. – 1963. – P. 201–210.

62. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%

E0%F1%F7%B8%F2_%ED%E0%E4%B8%E6%ED%EE%F1%F2%E8 (дата обращения:

15.11.2014).

63. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.bestreferat.ru/referat-56790.html (дата обращения: 17.11.2014).   Крапостин Алексей Александрович – канд. техн. наук, научный сотрудник кафедры технологии машиностроения ФГБОУ ВО «Московский государственный технологический университет «СТАНКИН», Россия, Москва.

Верещака Анатолий Степанович – д-р техн. наук, профессор кафедры технологии машиностроения ФГБОУ ВО «Московский государственный технологический университет «СТАНКИН», Россия, Москва.

Сотова Екатерина Сергеевна – канд. техн. наук, старший преподаватель кафедры композиционных материалов ФГБОУ ВО «Московский государственный технологический университет «СТАНКИН», Россия, Москва.

Верещака Алексей Анатольевич – канд. техн. наук, доцент кафедры технологии машиностроения ФГБОУ ВО «Московский государственный технологический университет «СТАНКИН», Россия, Москва.

Красновский Александр Николаевич – д-р т ехн. наук, профессор, заведующий кафедрой композиционных материалов ФГБОУ ВО «Московский государственный технологический университет «СТАНКИН», Россия, Москва.

37  Центр научного сотрудничества «Интерактив плюс»

DOI 10.21661/r-114707 Чуян Елена Николаевна  Раваева Марина Юрьевна 

ГИПОКИНЕТИЧЕСКИЙ СТРЕСС ВЛИЯЕТ

НА МЕЖПОЛУШАРНУЮ АСИММЕТРИЮ

МЕТАБОЛИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ МОЗГА КРЫС 

Ключевые слова: адаптация, гипокинетический стресс, межполушарная асимметрия, моторная асимметрия, перекисное окисление липидов, тиол-дисульфидный обмен.  Изучены изменения биохимической асимметрии у крыс с различным моторным фенотипом (левшей, правшей и амбидекстров) при адаптации к действию гипокинезии. Показано, что развитие гипокинетического стресса у крыс вследствие ограничения их подвижности приводит к резкой активации процессов перекисного окисления липидов и снижению тиол-дисульфидного обмена в коре головного мозга животных с разным типом моторной асимметрии. При гипокинезии изменяется и выраженность асимметрии изученных показателей, происходит значительное уменьшение коэффициента асимметрии, вплоть до инверсии его знака, что свидетельствует о снижении стрессоустойчивости и адаптивности организма к внешним воздействиям.  Keywords: adaptation, hypokinetic stress, hemispheric asymmetry, motor asymmetry, tiol-disulphate, lipids peroxidation.  The changes of biochemical asymmetry of rats with different motor phenotype (left-handed, right-handed and ambidexters) during their adaptation to hypokinesia have been studied. It is shown that the development of hypokinetic stress in rats owing to restriction of their mobility leads to sharp activation of the processes of lipids peroxidation and to decrease of tiol-disulphate metabolism in brain cortex of animals with different phenotype of motor hemispheric asymmetry. The degree of studied parameters asymmetry changes in hypokinesia. There is a significant reduction of asymmetry coefficient till the inversion of its sign that testifies about decreasing stress resistance of an organism and adaptive possibilities to external influences.  Природа формирования межполушарной асимметрии (МПА) мозга принадлежит к числу фундаментальных, но малоизученных проблем нейрофизиологии. Получены данные о существовании МПА у человека и животных: птиц, крыс, мышей, антилоп, кошек, собак, приматов [2; 23].

Установлено, что в основе формирования латеральной специализации мозга у человека и животных лежит биохимическая асимметрия [1]. Известно, что активация или ингибирование процессов перекисного окисления липидов (ПОЛ) в различных отделах центральной нервной системы (ЦНС) является одним из механизмов изменения их функционального состояния. Состояние процессов ПОЛ зависит от многих факторов, в частности, от липидного состава мембран, активности клеточных ферментных и неферментных про- и антиоксидантных систем (АОС). Одним из важнейших элементов физиологической АОС является тиол-дисульфидный 38 Образование и наука: современные тренды. Выпуск IV  Парадигмы современной науки обмен, который принимает активное участие в механизмах неспецифической резистентности и адаптации организма человека и животных к различным факторам внешней среды [6]. Тиоловые группы обладают высокой реакционной способностью, в связи с чем используются в широком спектре метаболических процессов, в том числе, и в регуляции активности свободнорадикального окисления. Следует подчеркнуть, что ПОЛ и тиол-дисульфидный обмен играют важную роль в регуляции процессов торможения и активации в ЦНС [18].

Имеющиеся данные доказывают, что асимметрия может проявляться на анатомическом, нейрохимическом, сенсорном, моторном, психическом уровнях, и ее характер зависит от гормонального статуса, функционального состояниея организма [1]. МПА может претерпевать изменения при различных внешних воздействиях, что играет существенную роль в процессах адаптации [1; 9]. Однако этот вопрос остается недостаточно изученным и требует дальнейших исследований. В частности, до настоящего времени практически неизвестны особенности изменений биохимических процессов головного мозга у животных с разным типом моторной асимметрии при адаптации к действию факторов различной интенсивности, в том числе и гипокинезии (ГК). Вместе с тем изучение взаимосвязи между биохимическим статусом организма и особенностями латерализации головного мозга при адаптации позволит понять многие вопросы, связанные с характером индивидуальной реактивности и резистентности организма, как в норме, так и при патологии.

В связи с этим, задачей настоящего исследования явилось изучение метаболических процессов (состояние ПОЛ и тиол-дисульфидного обмена) в полушариях головного мозга, а также анализ МПА этих процессов при адаптации животных к гипокинетическому стрессу.

Материал и методы исследования Исследования выполнены на 24 беспородных белых крысах-самцах, одинакового возраста, массой 200–250 г. Выбор самцов в качестве объекта исследования обусловлен тем, что МПА у грызунов выражена в большей степени у самцов, чем у самок [2; 21].

Для эксперимента отбирали животных, характеризующихся средней двигательной активностью и низкой эмоциональностью в тесте «открытого поля» [3], которые преобладают в популяции. Подобный отбор позволил сформировать однородные группы животных с одинаковыми конституциональными особенностями, однотипно реагирующих на действие различных факторов. Тест «открытого поля» адекватен и для исследования моторной асимметрии у животных, которая отражает асимметрию ЦНС, т.е. доминирование правого (ПП) или левого полушария (ЛП) головного мозга [2]. Анализ величины асимметрии осуществляли по общепринятой методике [20]. У каждой особи подсчитывали число побежек в правую и левую сторону и вычисляли коэффициент асимметрии (Кас) – показатель предпочтения направления движения, представляет собой отношение разности правосторонних и левосторонних побежек к их сумме, положительный знак которого характеризует движение направо, отрицательный – налево. По результатам тестирования все животные были разделены на 3 группы: правши (Кас 20), левши (Кас –20) и амбидекстры (–20 Кас 20).

39  Центр научного сотрудничества «Интерактив плюс»

Каждая из предварительно сформированных групп животных была разделена на 2 группы. К первой относились животные, содержащиеся в обычных условиях вивария (биологический контроль, К). Вторую группу составляли крысы, подвергнутые действию стресса, который моделировался ограничением подвижности (гипокинезией). ГК создавалась помещением крыс в специальные кассеты из оргстекла, в которых они находились в течение 10 суток по 22 часа ежедневно.

На 10-й день эксперимента животных всех экспериментальных групп декапитировали. Кору левого и правого полушарий головного мозга быстро выделяли на холоду и помещали в морозильную камеру. Для получения гомогенатов каждый образец взвешивали и добавляли 0,02 М фосфатный буфер в весовом соотношении 1:10, после чего ткани коры ЛП и ПП гомогенизировали и подвергали дальнейшему исследованию.

Активность процессов перекисного окисления оценивали по количеству конечных продуктов окисления липидов, активно реагирующих с 2-тиобарбитуровой кислотой (ТБКАП) [14]. Для определения содержания суммарных тиоловых групп (СТГ) использовали реакцию сульфгидрильных групп с реактивом Эллмана [4].

Выраженность асимметрии каждого изученного показателя (А) вычисляли по формуле: А = (ПП – ЛП) / (ПП + ЛП) *100 с учетом знака и модуля |А|. Кроме того, оценивали уровень асимметрии (УА) как разность асимметрии экспериментальных и контрольных животных [10].

В качестве критерия оценки достоверности наблюдаемых изменений использовали t-критерий Стьюдента. Силу и направленность связи между исследуемыми метаболическими и физиологическими процессами оценивали с помощью корреляционного анализа. Для количественной оценки структуры корреляционных связей между Кас и биохимическими показателями вычисляли средний коэффициент корреляции |Rср|.

Результаты исследований и их обсуждение Как показали результаты настоящего исследования, в группах животных, сформированных по признаку моторной асимметрии, латерализации поведения в тесте «открытого поля» соответствует и определенная латерализация изученных биохимических показателей. У интактных животных содержание ТБКАП и СТГ в коре полушарий асимметрично: в доминантных полушариях их концентрация меньше, чем в субдоминантных (табл. 1, 2). Так, в левом, субдоминантном, полушарии у крыс-левшей содержание ТБКАП в 1,7 раз выше, чем в правом, доминантном. Выраженность асимметрии ТБКАП в этой группе животных составила –25,56%.

Превышение содержания ТБКАП в субдоминантном (ПП) по сравнению с доминантным (ЛП) у животных-правшей составило 67%. Выраженность асимметрии содержания ТБКАП у правшей сходна по модулю, однако, противоположна по знаку и составила 25,52%. Асимметрия содержания СТГ в группах левшей и правшей составила –18,57 и 14,21% соответственно. У животных-амбидекстров асимметрии в концентрации изученных показателей не выявлено (рис. 1, 2).

Под влиянием 10-тисуточного ограничения подвижности произошло изменение содержания продуктов ПОЛ и СТГ коре головного мозга крыс.

ГК привела к увеличению содержания ТБКАП у животных разных моторных фенотипов. Так, у крыс-левшей содержание ТБКАП превысило

–  –  –

ГК вызвала и существенные изменения МПА биохимических показателей (рис. 1, 2).

Рис. 1. Выраженность асимметрии (А, %) содержания ТБК-активных продуктов в коре головного мозга у крыс с различной моторной асимметрией в контрольной группе (К) и при воздействии гипокинезии (ГК) По сравнению с интактными животными, у крыс с ограниченной подвижностью произошло снижение выраженности асимметрии изученных показателей. Так, коэффициент асимметрии СТГ при сравнении с контролем уменьшился в 14,3 раза у левшей и в 2 раза – у правшей, а у амбидекстров наряду с уменьшением модуля |А| в 1,9 раз произошла смена знака выраженности асимметрии с положительного на отрицательный.

Выраженность асимметрии ТБКАП по модулю также уменьшилась в 1,2 – 1,6 раз у животных с разной моторной асимметрией и произошла смена знака коэффициента асимметрии. Разность процессов асимметрии у гипокинезированных и контрольных животных существенно увеличилась для ТБКАП и, напротив, уменьшилась для СТГ, о чем свидетельствует изменение уровня асимметрии изученных показателей (рис. 3, 4). Причем, увеличение УА ТБКАП наиболее выражено в доминантных, а снижение УА СТГ – в субдоминантных полушариях животных с выраженной моторной асимметрией.

В результате проведенного корреляционного анализа у интактных животных были выявлены достоверные коэффициенты корреляции между всеми параметрами: |Кас| и содержанием ТБКАП и СТГ в коре полушарий мозга, однако, структура корреляционных связей у правшей, левшей и амбидекстров отличалась, что выявилось при сравнении |Rср| (рис. 5). Наибольшее количество корреляционных связей выявлено в группе животных-правшей, а наименьшее – у амбидекстров. Сходная картина структуры корреляционных связей отмечена и у животных второй группы, находившихся в условиях гипокинезии, однако, показатель |Rср| достоверно снижался относительно значений в контроле для животных всех подгрупп, различающихся по показателю моторной асимметрии (р 0,05).

42 Образование и наука: современные тренды. Выпуск IV  Парадигмы современной науки Рис. 2. Выраженность асимметрии (А, %) содержания суммарных тиоловых групп в коре головного мозга у крыс с различной моторной асимметрией в контрольной группе (К) и при воздействии гипокинезии (ГК) Рис. 3. Уровень асимметрии (УА, усл.ед.) содержания ТБК-активных продуктов у крыс с различной моторной асимметрией в коре левого (ЛП) и правого (ПП) полушарий мозга при воздействии гипокинезии

–  –  –

Рис. 4. Уровень асимметрии (УА) содержания суммарных тиоловых групп у крыс с различной моторной асимметрией в коре левого (ЛП) и правого (ПП) полушарий мозга при воздействии гипокинезии Известно, что латерализация поведенческих реакций животных, определяющая формирование моторной асимметрии, является отражением МПА головного мозга [11]. Настоящим исследованием выявлена определенная связь моторной и биохимической асимметрий коры головного мозга. В группах интактных животных, сформированных по признаку моторной асимметрии, содержание продуктов ПОЛ и СТГ в коре больших полушарий головного мозга асимметрично: в субдоминантных полушариях их концентрация значительно выше. Согласно современным представлениям, ПОЛ находится под контролем защитных ферментных систем, осуществляющих регуляцию процесса и утилизацию токсичных продуктов. Меньшее содержание продуктов ПОЛ в доминантном, более важном полушарии может свидетельствовать о большей активности защитных систем в нем. Такая латерализация биохимических показателей, вероятно, связана с тем, что в субдоминантных полушариях, уровень метаболизма выше [11].

Рис. 5. Изменение средних коэффициентов корреляции между коэффициентом моторной асимметрии и биохимическими показателями (содержанием ТБК-активных продуктов и суммарных тиоловых групп) в коре головного мозга у крыс с различной моторной асимметрией контрольной группы (К) и при воздействии гипокинезии (ГК) 44 Образование и наука: современные тренды. Выпуск IV  Парадигмы современной науки Корреляционным анализом выявлено, что структура связей у интактных животных с различной моторной асимметрией отличается. Можно предположить, что большее количество корреляционных связей у крысправшей по сравнению с животными других фенотипических групп соответствует более высокой синхронизации процессов разного уровня МПА.

Экспериментальные данные показывают, что левое полушарие, являющееся доминирующим у правшей, участвует в регуляции функциональных систем организма при адаптации [9], что может свидетельствовать о более высокой активности левой гемисферы по сравнению с правой. У животных-амбидекстров такая синхронизация, по-видимому, значительно снижена, что согласуется с данными о меньшей устойчивости амбивалентного мозга [1]. Данные результаты могут свидетельствовать о различных адаптивных возможностях животных с различной моторной латерализацией.

Десятитисуточное ограничение подвижности животных приводит к развитию первой стадии стресса – реакции тревоги [12]. Развитие гипокинетического стресса привело к резкой активации процессов ПОЛ и снижению тиол-дисульфидного обмена у животных с разным типом моторной асимметрии. Такие изменения являются характерным признаком стресс-реакции. Действительно, многочисленные литературные данные свидетельствуют о том, что при действии стресс-факторов различной природы в организме человека и животных происходит нарушение баланса в виде чрезмерной активации процессов ПОЛ и угнетения АОС [26]. Об ослаблении координации между показателями ПОЛ и АОС в ответ на действие стресс-фактора свидетельствуют и данные корреляционного анализа, который выявил значительное уменьшение корреляционных связей и снижение коэффициентов корреляции у животных с ограниченной подвижностью при сравнении с контрольной группой (рис. 5). Установлено, что при чрезмерном накоплении продуктов ПОЛ в организме развивается синдром липидной пероксидации, который включает такие патологические составляющие, как повреждение мембранных липидов, липопротеидов и белков, инактивацию ферментов, нарушение клеточного деления и фагоцитоза, что приводит к изменениям структурно-функциональной организации клеточных и субклеточных мембран, формированию патологических состояний – воспаления, дистрофии, функциональных нарушений. Интенсификация свободнорадикальных процессов является одной из причин канцерогенеза и ускоренного старения тканей [8; 25]. Повышение процессов ПОЛ при стрессе происходит в различных органах, в том числе, и головном мозгу. Так, у кроликов с черепно-мозговой травмой происходило увеличение содержания ТБКАП в общем гомогенате головного мозга и уменьшение антиоксидантной активности [7; 17]. Аналогичный дисбаланс этих процессов наблюдался у крыс через двое суток после эмоционально-болевого стресса в гомогенате и синаптосомах коры головного мозга [15]. Болевой стресс приводил к усилению ПОЛ, изменению содержания фосфолипидов в полушариях мозга [13]. Известно, что нервная ткань содержит много ненасыщенных липидов, и поэтому нейроны легко повреждаются свободными радикалами и продуктами деградации мембранных липидов, о чем свидетельствует повышение в крови концентрации гидроперекисей и снижение антиоксидантов [22]. Изменения состояЦентр научного сотрудничества «Интерактив плюс»

ния тиолдисульфидной системы человека и животных вызываются различными заболеваниями, рентгеновским и лазерным излучениями, ЭМИ техногенного происхождения, шумом, вибрацией, всплесками солнечной активности и другими космофизическими факторами [19]. В экстремальных условиях, в период истощения адаптационного резерва, когда концентрация свободных радикалов и гидроперекисей увеличивается, отмечено снижение в мозгу содержания тиоловых антиоксидантов [6] и увеличение содержания их окисленных (дисульфидных) форм, что служит одной из причин развития «свободнорадикальной патологии» или «окислительного стресса [19].

Таким образом, полученные данные согласуются с литературными и дополняют их сведениями о том, что стресс-реакция приводит к различным изменениям метаболических процессов в разных полушариях мозга.

Наиболее значительное возрастание содержания ТБКАП у крыс с выраженной моторной асимметрией наблюдалось в коре доминантных полушарий, а изменение СТГ наиболее существенно происходило в субдоминантных полушариях головного мозга у животных с выраженной асимметрией поведения, о чем свидетельствует изменение уровня асимметрии изученных показателей (рис. 3, 4). Вовлечение доминантного полушария представляет аварийный механизм и свидетельствует о недостаточной способности субдоминантного полушария обеспечить стрессоустойчивость организма [9].

При ГК изменилась и выраженность асимметрии изученных показателей. Выявлено значительное уменьшение коэффициента А для СТГ при сравнении с контролем, вплоть до изменения знака асимметрии для ТБКАП (рис. 1, 2). Следовательно, у животных, подвергшихся гипокинетическому стрессу, обнаружена инверсия МПА биохимических показателей. Феномен функциональной МПА не случайное, преходящее явление, а достаточно устойчивое состояние парной деятельности симметричных кортикальных центров. Однако применение частых (или сильных) и длительных раздражителей может привести к изменению степени асимметрии, свидетельствующее о том, что асимметрии наряду с инерционностью присуща и некоторая динамичность. Так, бинокулярная стимуляция кошек сильными световыми вспышками в течение 7–8 часов вызывала уменьшение, вплоть до исчезновения, асимметрии [2]. Различные патологические процессы также могут привести к изменению МПА. У крыс с наследственно закрепленной предрасположенностью к возникновению каталепсии обнаружено снижение, вплоть до инверсии, МПА по активности ацетилхолинэстеразы в хвостатом ядре, по количеству астроглии в s. nigra и обоих типов нейроглии в n. accumbens. Напротив, по активности аминопептидазы в хвостатом ядре и по количеству олигодендроглии в s. nigra наблюдалось усиление МПА [10]. Угрожающее состояние беременности, обострение бронхиальной астмы сочетаются с инверсией МПА спектральных характеристик ЭЭГ различных отделов мозга [5]. Л.П. Павловой и К.С. Точиловым [16] в исследованиях на людях было обнаружено перемещение очага быстрых электрических колебаний ЭЭГ из одного полушария в другое в период «борьбы» с утомлением. Этот феномен объясняют с позиции, так называемой, «теории чемодана», согласно которой мозг компенсирует усталость, производя анализ раздражителей попереОбразование и наука: современные тренды. Выпуск IV  Парадигмы современной науки менно то одним полушарием, то другим, подобно тому, как мы перекладываем тяжелый чемодан из одной руки в другую [24]. Именно такая реакция изменения биохимической асимметрии крыс и была зарегистрирована нами при гипокинезии. Поскольку, МПА реализуется по принципу доминанты [2], то, возможно, это связано с тем, что стресс-реакция на ограничение подвижности привела к развитию запредельного торможения в доминантном полушарии, тогда как в противоположном полушарии происходило повышение возбудимости по механизму положительной индукции. В результате имела место инверсия доминирующего полушария и, как следствие, изменение знака коэффициента асимметрии. На основании высказанного предположения межполушарная флуктуация доминирующей активности может рассматриваться как один из механизмов, обеспечивающих надежность функционирования парного мозга в экстремальных условиях. В свою очередь, снижение асимметрии свидетельствует о снижении стрессоустойчивости, адаптивных возможностей организма к различным внешним воздействиям [9], что и наблюдалось в настоящем исследовании.

Полученные результаты свидетельствуют также о разной индивидуальной чувствительности животных к действию ГК. Наиболее выраженное повышение ТБКАП в коре головного мозга зарегистрировано у крысамбидекстров. Максимальное снижение СТГ на фоне значительного повышения ТБКАП выявлено у крыс-левшей, т.е. с доминирующим правым полушарием мозга. Корреляционный анализ подтверждает сделанный вывод. При сравнении структуры корреляционных связей у животных с разной латерализацией поведенческих реакций выявлено, что при ограничении подвижности животных значительное уменьшение корреляционных связей произошло у амбидекстров и левшей (рис. 5). По-видимому, это можно объяснить меньшей стрессоустойчивостью амбивалентного мозга.

Кроме того, крысы с лучшим развитием левосторонних корковых зон характеризуются не только более выраженными начальными реакциями на стресс, но и более быстрым привыканием по сравнению с «правосторонними» животными [9].

Таким образом, изменения процессов ПОЛ и тиол-дисульфидного обмена под влиянием ограничения подвижности тесно связаны с асимметрией биохимических процессов в коре больших полушарий головного мозга и асимметрией поведения животных. Снижение асимметрии при гипокинетическом стрессе приводит к чрезмерной активации ПОЛ на фоне истощения АОС, что свидетельствует о снижении адаптивных возможностей организма.

Выводы

1. Настоящим исследованием выявлена определенная связь моторной и биохимической асимметрий коры головного мозга.

2. В группах интактных животных, сформированных по признаку моторной асимметрии, содержание продуктов перекисного окисления липидов и суммарных тиоловых групп в коре больших полушарий головного мозга асимметрично: в субдоминантных полушариях их концентрация значительно выше.

3. Стресс-реакция на ограничение подвижности животных приводит к инверсии межполушарной асимметрии биохимических показателей.

47  Центр научного сотрудничества «Интерактив плюс»

4. Стресс-реакция приводит к различным изменениям метаболических процессов в разных полушариях мозга. Наиболее значительное возрастание содержания продуктов перекисного окисления липидов у крыс с выраженной моторной асимметрией наблюдалось в коре доминантных полушарий, а изменение суммарных тиоловых групп наиболее существенно происходило в субдоминантных полушариях головного мозга, о чем свидетельствует изменение уровня асимметрии изученных показателей.

5. Снижение асимметрии биохимических процессов в коре головного мозга при гипокинетическом стрессе приводит к чрезмерной активации перекисного окисления липидов на фоне истощения антиоксидантной системы, что свидетельствует о снижении адаптивных возможностей организма.

6. Изменения процессов перекисного окисления липидов и тиол-дисульфидного обмена под влиянием гипокинетического стресса тесно связаны с асимметрией поведения животных. Наиболее выраженное повышение продуктов перекисного окисления липидов в коре головного мозга зарегистрировано у крыс-амбидекстров, а максимальное снижение суммарных тиоловых групп на фоне значительного повышения продуктов перекисного окисления липидов выявлено у крыс-левшей, т.е. с доминирующим правым полушарием мозга, что свидетельствует о разной индивидуальной чувствительности животных к действию гипокинезии.

Работа выполнена при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований, проект р_а 16–44–910604.

Список литературы

1. Абрамов В.В. Асимметрия нервной, эндокринной и иммунной систем / В.В. Абрамов, Т.Я. Абрамова. – Новосибирск: Наука, 1996. – 97 с.

2. Бианки В.Л. Механизмы парного мозга. – Л.: Наука, 1989. – 356 с.

3. Буреш Я. Методики и основные эксперименты по изучению мозга и поведения / Я. Буреш, О. Бурешова, Д.П. Хьюстон. – М., 1991. – 268 с.

4. Веревкина И.В. Колориметрический метод определения S-H-групп и S-S-связей в белках при помощи 5,5-дитиобис (2-нитробензойной) кислоты / И.В. Веревкина, А.И. Точилкин, Н.А. Попова // Современные методы в биохимии. – М.: Медицина, 1977. – С. 223–231.

5. Володько Л.Ф. Динамика межполушарной асимметрии головного мозга у больных бронхиальной астмой на фоне медикаментозной терапии / Л.Ф. Володько, М.М. Кириллов, М.М. Орлова // Вестник новых мед. технологий. – 2001. – Т. 8. – №1. – С. 30–33.

6. Годлевський Л.С. Оценка стану неспецифічної резистентності організму за тіолдісульфідним співвідношенням крові / Л.С. Годлевський, В.В. Костюшов, Н.М. Мандрієвська. – Одеса: Маяк, 1997. – 32 с.

7. Демчук М.Л. Процессы перекисного окисления липидов и активности сукцинатдегидрогеназы мозга при черепно-мозговой травме в эксперименте / М.Л. Демчук, А.Е.

Медведев, М.Ш. Промыслов, В.З. Горкин // Вопросы мед. химии. – 1993. – №2. – С. 23–25.

8. Дубинина Е.Е. Антиоксидантная система плазмы крови (литературный обзор) // Укр.

биохим. журнал. – 1990. – Т. 64. – №2. – С. 3–15.

9. Егоров М.Ю. Функциональная асимметрия мозга и важность развития клинического направления в эволюционной физиологии. – СПб.: Наука, 2000. – 159 с.

10. Ильенкова М.А. Межполушарная асимметрия нигростриарной системы мозга крыс, генетически предрасположенных к каталепсии / М.А. Ильенкова, Е.И. Орлова, А.С. Камышева [и др.] // Бюллетень экспер. мед и биол. – 1992. – №4. – С. 377–379.

11. Клименко Л.Л. Системная организация функциональной межполушарной асимметрии. Зеркало асимметрии / Л.Л. Клименко, А.И. Деев, О.В. Протасова, А.А. Конрадов, В.Ф. Фокин // Биофизика. – 1999. – Т. 44. – №5. – С. 916–920.

48 Образование и наука: современные тренды. Выпуск IV  Парадигмы современной науки

12. Коваленко Е.А. Гипокинезия / Е.А. Коваленко, Н.Н. Гуровский. – М.: Медицина, 1980. – 307 с.

13. Левшина И.П. Зависимость влияния острого стресса на латерализацию продуктов перекисного окисления липидов в мозге от типологических особенностей поведения крыс / И.П. Левшина, Н.В. Гуляева // БЭБИМ. – 1991. – Т. 106. – С. 568–569.

14. Мартынюк В.С. К вопросу о синхронизирующем действии магнитных полей инфранизкой частоты на биологические объекты // Биофизика. – 1992. – Т. 37. – №4. – С. 669–673.

15. Нилова Н.С. Система перекисного окисления липидов головного мозга крыс в условиях эмоционально-болевого стресса различной длительности / Н.С. Нилова, Л.Н. Полежаева // Вопросы мед. химии. – 1993. – №6. – С. 28–31.

16. Павлова Л.П. К электроэнцефалографической характеристике парной деятельности больших полушарий человека при мышечной работе / Л.П. Павлова, К.С. Точилов // Физиол.

журнал СССР. – 1960. – Т. 46. – №7. – С. 777–784.

17. Промыслов М.Ш. Исследование антиоксидантной активности отдельных фракций мозговой ткани / М.Ш. Промыслов, М.Л. Демчук // Вопросы мед. химии. – 1993. – №3. – С. 30–31.

18. Ситкин М.И. Влияние обогащенной внешней среды на функциональные и биохимические показатели коры больших полушарий мозга у развивающихся крыс // ЖВНД. – 1991. – Т. 31. – №2. – С. 287–394.

19. Соколовский В.В. Оценка состояния тиолдисульфидной системы живых организмов – перспективное направление биофизических исследований / В.В. Соколовский, Л.Н. Галль // Тезисы докладов II съезда биофизиков России. – 1999. – Т. 3. – С. 844.

20. Удалова Г.П. Об участии полушарий в формировании пространственно-моторной асимметрии при зрительном распознавании у крыс / Г.П. Удалова, В.В. Михеев // ЖВНД. – 1988. – Т. 38. – Вып. 3. – С. 467–474.

21. Удалова Г.П. Участие правого и левого полушарий в реализации лабиринтного навыка у мышей-самцов линии BALB/c // ЖВНД. – 1996. – Т. 46. – №1. – С. 84–91.

22. Шакаришвили Р.Р. Клинико-диагностические и терапевтические аспекты перекисно-липидных поражений нервной системы: Автреф. дис.... д-ра мед. наук. – Тбилиси, 1988. – 44 с.

23. Bradshaw J.L. Right hemisphere language: familial and nonfanilial sinistrals, cognitive deficits and writing hand position in sinistrals, and concrete-abstract, imageable-nonimageable dimensions in word recognition. A review of interrelated issues. – Brain Land. – 1990. – V. 10. – Р. 172–188.

24. Dimond S. Hemispheric function and colour naming / S. Dimond, G. Beaumont // J. Exp.

Psihol. – 1972. – Vol. 96. – P. 87–91.

25. Macdonald G.A. Editorial: diet and liver disease – a glimpse in to the future / G.A. Macdonald, M.K. Lucey // J. Clin. Gastroenterol. – 1994. – V. 4. – P. 274–276.

26. Mc Cord J.M. Superoxyde production and human disease // J. Cell. Biohem. – 1991. – Supl. 15 c. – P. 108–115.   Чуян Елена Николаевна – д-р биол. наук, первый проректор, профессор, заведующая кафедрой физиологии человека и животных и биофизики ФГАОУ ВО «Крымский федеральный университет им. В.И. Вернадского», Россия, Симферополь.

Раваева Марина Юрьевна – канд. биол. наук, доцент кафедры физиологии человека и животных и биофизики ФГАОУ ВО «Крымский федеральный университет им. В.И. Вернадского», Россия, Симферополь.   49  Центр научного сотрудничества «Интерактив плюс»

DOI 10.21661/r-114233 Юсупова Ляля Гайнулловна  Киреева Наталия Александровна

К ВОПРОСУ РАЗВИТИЯ ГОТОВНОСТИ СТУДЕНТОВ

К МЕЖКУЛЬТУРНОЙ ГОТОВНОСТИ

В ОБРАЗОВАТЕЛЬНОМ ПРОСТРАНСТВЕ ВУЗА 

Ключевые слова: межкультурная коммуникация, критерии развития готовности, принципы развития готовности.  Данная монография рассматривает цели, задачи, принципы и технику диагностики результатов педагогического эксперимента по развитию готовности студентов к межкультурной коммуникации в образовательном пространстве вуза.  Keywords: intercultural communication, criteria and principles for the development of readness for intercultural communication.  This monograph considers the goals, tasks, principles and techniques of diagnostics results of pedagogical experiment on the development of students' readiness for intercultural communication in the educational space.  Говоря о развитии готовности к межкультурной коммуникации, следует сформулировать цель, которая в свою очередь определит содержание основных задач, решаемых в ходе экспериментальной работы:

1) раскрыть организационно-технические моменты проведения педагогического эксперимента;

2) разработать программу диагностики результативности экспериментальной работы по развитию готовности к межкультурной коммуникации;

На эффективность применения экспериментального метода по исследованию педагогических явлений существенное влияние оказывает система общенаучных и конкретно-научных принципов.

Данная система включает в себя общие требования по организации и проведению экспериментальной работы:

– предварительный анализ проблемы;

– конкретизация гипотезы;

– анализ теории и практики, связанный с исследуемой проблемой;

– четкая формулировка задач исследования;

– разработка критериев, позволяющих объективно оценить результаты исследования [8; 9; 13].

К организационно-техническим аспектам проведения педагогического эксперимента ученые (Ю.К. Бабанский, В.И. Загвязинский, Т.Е. Климова,

Е.Ю. Никитина, В.В. Краевский, О.В. Лешер и др.) относят следующие:

1) четкое следование принципам организации и проведения экспериментальной работы;

2) разработка программы проведения педагогического эксперимента.



Pages:   || 2 | 3 | 4 |







 
2017 www.kniga.lib-i.ru - «Бесплатная электронная библиотека - онлайн материалы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.