Итак, конструкторский отдел. Задачи его понятны из названия, но на разных заводах они бывают различными, в зависимости от того, как налажено изготовление новых образцов машин. Бывает так, что новый образец создают цехи завода, занятые выпуском старой машины; те самые производственные цехи, которые выпускают сотни, тысячи, десятки тысяч деталей одной машины, получают заказ одновременно изготовить детали новой машины.
Более успешно разрабатывается новый образец, когда его изготовление поручают специальному цеху — экспериментальному.
В некоторых отраслях машиностроения есть самостоятельные опытные заводы. Их дело — только создавать новые образцы машин, проверенные, испытанные, доработанные настолько, чтобы их можно было спокойно передать в массовое, серийное производство. Конструкторский отдел серийного завода при этом дает своим цехам только рабочие чертежи деталей и узлов новой машины.
Как только завод получил задание начать выпуск новой машины, в дело сразу же включается плановый отдел. Ведь работа завода планируется. Количество рабочих, число единиц оборудования, оборотные средства — все потребности завода должны быть приведены в соответствие с производственной программой, сопоставлены с ресурсами, выделяемыми данному предприятию.
Плановый отдел составляет график запуска машин в производство: к такому-то числу должны закончить работу технологи; тогда-то должны быть готовы чертежи инструментов, штампов, приспособлений. Устанавливаются сроки их изготовления в инструментальном цехе, сроки поступления на склады материалов. Затем намечаются даты, когда надо начать изготовление деталей во всех цехах, и сроки начала выпуска новой машины.
На этой стадии планы производственных цехов еще не составляются. Ведь планирование — это научный процесс, оно основано на точных закономерностях. Для цеха такая закономерность — это технологический процесс (см. ст. «Что такое технология машиностроения»). Поэтому сначала заводские технологи точно установят, на каком оборудовании будет выполняться каждая операция, каким инструментом, с какими приспособлениями, сколько времени она займет, сколько потребуется для ее выполнения рабочих, какой квалификации. Вот на этой основе уже можно планировать работу цехов, т. е. составить график равномерного и комплектного выпуска машин в таких количествах, каких требует государственный план.
Технологи начинают свою деятельность вместе с плановиками и даже раньше их — на той стадии, когда чертежи машины еще не сошли с досок конструкторов. Тогда технолог садится рядом с конструктором и вместе с ним обсуждает новую конструкцию, ее технологичность.
Но до сих пор технолог был лишь консультантом. А теперь он определяет дальнейшую судьбу машины. Как быстро удастся выпустить машину, в каких количествах, какого она будет качества, сколько будет стоить? Ответы на эти вопросы в большой степени зависят от технолога.
В тесном контакте с технологами работает отдел организации труда (или отдел труда и заработной платы). Технологи подсчитали, сколько нужно времени на выполнение каждой операции. Это техническая норма времени. Она полностью учитывает возможности заводского оборудования. Теперь надо эти возможности реализовать. Это требует внимания к самым, казалось бы, незначительным мелочам.
Отдел организации труда старается разумно, экономно использовать труд рабочего, правильно его организовать. Он старается сберечь для производства каждую минуту рабочего времени.
Так, при изучении процесса сборки автомобильного колеса установили, что покрышка лежит от сборщика на 1 м дальше, чем необходимо. Один лишний шаг за покрышкой, один — обратно. Подсчитали: при сборке узла — два лишних шага; при сборке машины (5 колес) — 10 шагов; в день (100 комплектов) — 1 км\ в год — 12 бессмысленно потерянных дней. Вот что такое лишний шаг сборщика!
Минута в производстве — огромная величина! Еще в 1958 г. электростанции Советского Союза давали за 1 мин. столько энергии, что ее хватило бы на месяц работы большого автозавода. За одну минуту металлурги выплавляли металл, которого хватало на изготовление 5 мощных тракторов, 10 грузовых автомобилей, нескольких мотоциклов, десятков велосипедов. Сейчас эти цифры возросли.
Важное звено заводоуправления — отдел снабжения. Этот отдел вместе с плановым изучает спецификацию деталей и материалов новой машины. Что, например, можно получить в готовом виде от других заводов? Подшипники — с подшипникового завода, электрооборудование —- с другого завода, пластмассы — с третьего, ткани — с четвертого, стекло, приборы — с пятого, шестого и т. д. Так составляются план снабжения и план кооперирования, т. е. получения необходимых деталей и узлов с других предприятий.
Но отдел снабжения не только доставляет нужные материалы. Он следит также за правильным их расходованием. Дает, например, цеху металл по весу в соответствии с нормами и точно знает, сколько весят выпускаемые изделия. Куда делась разница — ушла в стружку? Значит, нужно собрать эту стружку и сдать на переплавку.
Организационные отделы
Каждое дело требует творческого подхода. Вот, например, финансовый отдел. Казалось бы, одни «сухие» цифры: получил в банке деньги, распределил их по статьям — и все. Однако от работы финансистов, от того, насколько хорошо они видят, что в действительности скрывается за сухими цифрами, зависят результаты всей работы завода.
Существует такой термин: оборотные средства предприятия. Это — деньги, вложенные в запасы материалов, в начатые, но не законченные производством изделия, в готовую, но не отправленную продукцию.
Государство выделяет заводу ежегодно определенную сумму оборотных средств, скажем 100 млн. руб. А продукции он выпускает в год на 400 млн. руб. Выходит, первоначально выделенные средства за год оборачиваются четыре раза: продолжительность одного оборота — 90 дней. А если сократить продолжительность оборота, допустим, с 90 до 70 дней? Тогда средства станут оборачиваться пять раз в год вместо четырех. В результате при тех же 100 млн., выделенных государством, завод получит возможность выпускать продукцию не на 400, а на 500 млн. руб. в год. Вместо четырех автомобилей в день — пять, вместо восьмидесяти велосипедов — сто, вместо двухсот телевизоров — двести пятьдесят. Вот что значат «сухие» цифры!
«Сухие» цифры, учет каждой израсходованной копейки составляют содержание работы еще одного отдела — центральной бухгалтерии. Если на каждой выпущенной детали сберечь только одну копейку, то годовая экономия на крупном заводе может достигнуть сотен тысяч рублей. Центральная бухгалтерия ведет точный учет всех затрат и доходов предприятия. В этом учете, как в зеркале, видны результаты хозяйственной деятельности завода.
Есть в заводоуправлении отдел, который занимается оборудованием,— отдел главного механика. При получении нового задания он в первую очередь изучит потребность в оборудовании. В механических цехах, скажем, обнаруживается нехватка станков. Попросить новые? Возможно, придется. Но раньше надо проверить свои резервы. Ведь можно модернизировать многие станки, сделать их более мощными, более производительными. Можно и улучшить использование станков, отремонтировать их. Об этом заботится отдел главного механика. Электроэнергетическими установками, тепло- и водоснабжением на заводе ведает отдел главного энергетика. Он также согласует потребность в энергии с новым заданием.
Отдел технической пропаганды (или технической информации) тоже внесет свой вклад в освоение новой машины. Он изыщет и размножит информацию об изготовлении подобных машин за границей, о всех новинках отечественных родственных заводов, оборудует в цехах витрины, устроит выставки, организует лекции, покажет технические кинофильмы — сделает все, чтобы помочь рабочим и инженерам. Техническая библиотека доставит книжки и журнальные новинки и также устроит выставки, беседы.
Остается главное — кадры. Ими занимаются два отдела: отдел подготовки кадров и отдел найма и увольнения.
На наших заводах все учатся. Кружки техминимума, школы передового опыта, курсы наладчиков, мастеров, вечерние (сменные) средние общеобразовательные школы, профессионально-технические училища, техникумы, заводы-втузы, филиалы вечерних институтов, группы заочников, аспирантские группы — все условия для учебы!
Оба отдела, занимающиеся кадрами, действуют в контакте друг с другом. Они совместно решают, рабочих каких специальностей надо подготовить своими силами, кого нужно найти на стороне. И тот и другой отделы охотно привлекают молодежь со средним образованием: ведь такие люди легко включаются в любые звенья подготовки кадров, быстро находят себе место в сложном организме завода.
Производство на крупных заводах организовано по цехам — соответственно видам обработки. Например, на машиностроительном заводе есть механические, литейный, кузнечный, сварочный, сборочный и другие цехи. Представление об особенностях их работы дают соответствующие статьи этого тома.
Производственная структура машиностроительного завода дана на рисунке (стр. 36). Здесь показаны не все цехи, в действительности их значительно больше. Инструментальный, ремонтно-механический, ремонтно-строительный, электромеханический, сварочный, термический, транспортный, заготовительный — все эти и другие цехи или обслуживают основное производство, или непосредственно участвуют в нем.
На большом заводе работают десятки цехов, тысячи станков, десятки тысяч людей. Выпускают они сотни тысяч деталей, производят миллионы операций. Как разобраться во всем этом? Кто может сказать, в каком цехе что происходит, что с какой деталью делается? Производственный отдел завода! Иногда его называют диспетчерским (от английского слова, обозначающего «быстро выполнять»).
Диспетчеров на современном заводе немного. Им помогает специальная техника. Она показывает, как идет выпуск любой детали на любом участке. Но диспетчеры не только следят за ходом производства, они ускоряют его, если где-либо случилось промедление, приходят на помощь тем участкам, где возникают какие-либо трудности.
На стене производственного отдела — огромный электрифицированный график. Ползут на нем светящиеся жучки. Каждый из них связан с движущейся на главном сборочном конвейере машиной. Сборка идет нормально — жучок ползет и ползет. Случись малейшая задержка — жучок мгновенно замрет на месте. И сразу увидит диспетчер: конвейер остановился, нужно срочно принимать меры. А если не увидит, над графиком начнет тревожно мигать красный свет: «Принимайте меры, конвейер остановился!» Если же и его не увидят, то через минуту в помещении загудит сирена.
Обычно конвейер останавливается, если не хватает деталей. Диспетчер неотступно следит, чтобы запасы их постоянно были на складах. Несколько тысяч деталей составляют машину. Каждая из них имеет номер, который показан на доске против диспетчера. Рядом с номером— три лампочки: зеленая, желтая, красная. Горит зеленая — все в порядке, запас деталей достаточный. Но вот он снизился,- стал меньше нормы — и сразу же зажглась желтая. Если бы запас исчерпался, зажглась красная — авария!
Но мало следить за состоянием запасов на складах. Важно всегда знать, как эти запасы пополняются. В комнате диспетчера висит график — часовая выработка каждого цеха. На нем рядом идут две кривые: план и выполнение; вторая чуть-чуть выше первой — значит, все в порядке!
Четко и слаженно работает огромный и сложный механизм завода. Спокоен и размерен ход производства.
Машины и детали машин
Силы человека, управляющего современной машиной, возрастают неизмеримо. Шесть человек в машинном зале Волжской гидроэлектростанции им. В. И. Ленина без малейшей затраты физического труда управляют энергетическими машинами мощностью в 20 млн. «человеческих сил». А если учесть, что станция работает круглосуточно, а человек — только 8 час., получается, что одна Куйбышевская ГЭС выполняет работу 60 млн. человек.
Новый экскаватор, изготовленный Краматорским заводом тяжелого машиностроения, весит 2 800 Т, его ковш вмещает 35 м³ грунта. Он выполняет работу 15 тыс. людей, а управляет им всего один человек.
Советский реактивный самолет ТУ-104 доставляет пассажиров и срочные грузы из Москвы в Омск за 2 часа 50 мин. Скорый поезд проходит это расстояние за трое суток.
А еще совсем недавно, всего 70 лет назад, пассажиры и срочная почта добирались до Омска лишь за 4—5 недель.
С помощью машин человек проникает в космос, находит под землей нефть, уголь и другие полезные ископаемые, опускается в глубины океана, раскрывает тайны вещества. Машина заменяет человеку на время сердце и легкие, машина-математик мгновенно решает сложнейшие задачи, которые требуют многодневного труда целого коллектива работников. Радиотехника и телемеханика позволяют управлять движением самолетов и поездов на расстоянии.
Энергетика, топливная промышленность, металлургия, химическая и лесная промышленность, строительная индустрия, городское хозяйство и транспорт не могут существовать и развиваться без машин. В современном сельском хозяйстве, снабжающем население продуктами питания, а промышленность сырьем, также работает множество самых разнообразных машин.
На цветном рисунке изображены фабрики, заводы и электростанции, шахты и горные разработки, железные дороги, мосты и автомобильные магистрали. И всюду — множество машин! Одни созданы для определенных, узкоспециализированных отраслей производства, другие — универсальные — применяются в самых разнообразных условиях.
Машиностроение — сердце тяжелой индустрии, основа основ всего народного хозяйства. Об индустриальном развитии любой страны судят по состоянию ее машиностроения.
 ЧТО ЖЕ ТАКОЕ МАШИНА?
Почему самолет и комбайн, подъемный кран и ткацкий станок, прокатный стан и швейную машину и еще множество устройств, различных по назначению, конструкции и размерам, мы называем одним универсальным словом — машина?
Точное толкование слову «машина» дал И. Ефремов. Он писал: «...рабочая машина — это такой механизм, который... совершает своими орудиями те самые операции, которые раньше совершал рабочий подобными же орудиями».
Рабочий копает землю лопатой (орудие труда), экскаватор (машина) то же самое делает своим ковшом, а рабочий уже не копает, он только управляет экскаватором. Токарь на токарном станке сам не режет металл, он управляет машиной-станком, а режет металл резец, укрепленный в суппорте. Строчку при шитье на электрической швейной машине делают челнок и игла, а швея только направляет материал. Да и обычный пылесос сам собирает с пола пыль.
Таким образом, главное отличие машины от других устройств заключается в том, что машина сама совершает основную рабочую операцию, в то время как орудия или инструменты (лопата, напильник, игла и др.) не могут сами совершать работу.
|
Что такое машина
Характерный признак машины, независимо от количества механизмов, из которых она состоит, — это выполнение полезной работы. Основное назначение механизма — передача или преобразование движения. Основное назначение машины — преобразование энергии или использование ее для практических целей. Машина может состоять из одного или нескольких механизмов.
|
| Экскаватор с ковшом емкостью 35 m³, вес машины — 2800 Т. |
Машину, использующую энергию для выполнения полезной механической работы, называют машиной-орудием (рабочей машиной). По своему назначению машины можно разделить на энергетические, технологические, транспортные, контрольно-управляющие и счетно-решающие. Энергетические, контрольно-управляющие и счетно-решающие машины рассмотрены в других статьях. В этой статье вы познакомитесь с особенностями технологических и транспортных машин, которые по объему производства являются основной продукцией машиностроения.
Технологические машины служат для выполнения определенной технологической работы, т. е. для изменения формы, размеров, вида, состояния и свойств обрабатываемых объектов, для их соединения и разъединения. Они осуществляют самые разнообразные работы: копают грунт, обрабатывают металлы, дробят камни, пашут и молотят, печатают. Транспортные машины перевозят или переносят грузы, меняют их местоположение.
Машина состоит из следующих основных частей:
а) двигателя — источника механической энергии;
б) исполнительных (рабочих) органов, непосредственно выполняющих полезную работу;
в) передаточных механизмов (трансмиссий), преобразующих движение, передаваемое от двигателя к рабочим органам;
г) системы управления;
д) остова (станины, корпуса, рамы), представляющего собой основание, на котором расположены все части машины.
Машины могут быть разными, в зависимости от того, какую работу они выполняют: энергетическими (паровая турбина и двигатель внутреннего сгорания, электродвигатель и электрогенератор), транспортными (самолет и вертолет, электровоз и теплоход, автомобиль и велосипед), технологическими — их еще называют машинами-орудиями или рабочими машинами (подъемный кран и сеялка, металлообрабатывающий станок и пишущая машинка), информационными (от простого арифмометра до современных электронных вычислительных машин).
Не каждая машина может работать самостоятельно. Так, машина-автомобиль не поедет без машины-двигателя, а двигатель не будет работать без машины-бензонасоса, подающего бензин. Завести двигатель поможет машина-стартер, а в дождливую погоду очистит стекла машина-стеклоочиститель.
Раньше машины только освобождали человека от тяжелого физического труда, затем они стали выполнять всевозможные производственные операции. Сегодня, в век научно-технической революции, машины уже считают, помогают человеку принимать решения, управлять производством, а в некоторых случаях выполняют даже физиологические функции, как, например, это делают искусственные почки.
Двигатель
Современные машины большей частью оборудованы электрическими двигателями или двигателями внутреннего сгорания. Паровые машины в новой технике почти не встречаются. Что же касается гидравлических и пневматических двигателей, то их применение в машинах как источников двигательной силы ограничивается, главным образом, системами управления.
Все машины, получающие питание по роду исполняемой работы от источника электрической энергии, снабжены электродвигателями. Такой двигатель имеет важные преимущества перед двигателем внутреннего сгорания. Он надёжнее в работе, долговечнее, проще по системе управления, легко изменяет направление вращения. Ему не нужны коробка перемены передач и специальные приспособления для запуска.
|
| Развитие привода и передачи от двигателя к исполнительным механизмам: А — одна паровая машина приводит в движение все станки фабрики; Б — электродвигатель с трансмиссией обслуживает все станки своего этажа; В — двигатель обслуживает группу станков; Г и Д — каждый станок обслуживается одним двигателем; Е — один станок обслуживается несколькими двигателями; Ж — мотор-колесо; двигатель здесь «встроен» в исполнительный механизм, тягач на таких колесах не имеет трансмиссии. |
Если, например, вместо электродвигателя поставить на экскаватор или кран двигатель внутреннего сгорания, то надо дополнительно ставить топливный бак, систему топливоподачи, муфту сцепления и более сложную передачу от двигателя к рабочим механизмам. Кроме того, чтобы изменять направление движения, потребуется специальный механизм — реверс, так как двигатель внутреннего сгорания изменять направление вращения вала не может. Но есть у электрического двигателя один крупный недостаток: он привязывает машину к источнику электроэнергии, лишает ее возможности свободно перемещаться в любом направлении. Подобно тому как электрический утюг или электробритва могут «уйти» от штепсельной розетки только на длину своего шнура, так и электрический кран может уйти от источника питания только на длину своего гибкого кабеля. Поэтому автомобили, самолеты, теплоходы, тракторы снабжены двигателями внутреннего сгорания.
Двигатель со всеми вспомогательными устройствами вместе с подмоторной рамой и кожухом (капотом) называется силовой установкой машины.
На разных этапах развития техники существенным толчком для появления многих новых машин служило снижение веса двигателя. Это было при создании паровоза, парохода, тепловоза, автомобиля, трактора, самолета. Вес двигателя сыграл решающую роль при запуске искусственных спутников Земли и космических ракет.
|
| Диаграмма, показывающая вес двигателей, приходящийся на 1 л. с. их мощности. 1 — локомобиль (паровая машина с котлом на колесах, применялась для молотьбы); 2 — дизель стационарный; 3 — дизель судовой; 4 — дизель тракторный; 5 — электродвигатель; 6—дизель автомобильный; 7 — двигатель автомобильный карбюраторный. Двигатели авиационные: 8 — поршневой; 9—турбовинтовой; Ю — турбореактивный; 11-— ЖРД; 12 — ракетный двигатель. |
Для сравнения двигателей часто пользуются показателем их веса, приходящегося на 1 л.с. мощности. Чтобы получить этот показатель, надо вес двигателя разделить на его мощность в лошадиных силах. На рисунке даны показатели веса некоторых двигателей.
Исполнительные органы
Исполнительные (рабочие) органы технологических машин разнообразны. Устройство их зависит как от выполняемой работы, так и от свойств обрабатываемых материалов.
Металлообрабатывающие станки сверлят, точат, строгают, фрезеруют, шлифуют металл. Машины для земляных работ рыхлят грунт, копают, перемещают его, разравнивают, уплотняют. Машины для добычи и переработки каменных материалов бурят, дробят, сортируют, моют, сушат, размалывают. Сельскохозяйственные машины пашут, боронят, сеют, жнут, косят, молотят. Полиграфические машины набирают, печатают, брошируют.
|
| Рабочие процессы, осуществляемые исполнительными органами технологических машин. |
Рабочие органы и инструменты технологических машин — это резцы, ковши, отвалы, валки, лемехи, ножницы, пилы, грохота (сита), мешалки. Если двигатели большей частью универсальны, т.е. могут быть на любой машине, то рабочие органы специализированы и могут быть лишь на строго определенной машине: у металлорежущего станка — резцы, у прокатного стана — валки.
Исполнительным органом транспортной машины служит движитель. Движитель — это ведущие колеса у локомотива и автомобиля, гусеницы у трактора, гребной винт у корабля, пропеллер у поршневых или турбовинтовых самолетов, газовая струя у реактивных самолетов. Устройство движителя в первую очередь зависит от свойств той среды, в которой он работает, будь то дорожное покрытие, почва, вода или воздух.
Многие самоходные технологические машины в процессе работы тоже передвигаются. Колеса, гусеницы или шагающий механизм служат им движителями.
Передачи в машинах
|
| Экскаватор с гидравлической передачей от дизеля с насосом ко всем исполнительным механизмам. |
Каким образом рабочие органы получают энергию для работы? Для этого служат передачи, которые обычно состоят из одного или нескольких преобразующих движение механизмов. Преобразование здесь может заключаться в изменении числа оборотов, в изменении направления вращения, в изменении вращательного движения в поступательное, в разветвлении подводимой мощности путем распределения ее между несколькими механизмами. Передачи по своему устройству весьма разнообразны; их разделяют на механические, электрические и гидравлические.
Наиболее распространены механические передачи — их применяют на большинство автомобилей, в грузоподъемных машинах, металлообрабатывающих станках и многих других машинах.
Электрические передачи устанавливают на тепловозах, теплоходах, турбоэлектроходах, некоторых мощных автобусах. Такая передача у транспортных машин состоит из первичного двигателя (обычно внутреннего сгорания), который соединен с генератором, питающим своей энергией электродвигатели рабочих механизмов. Эта схема позволяет сочетать независимость машины от электросети с преимуществами применения электродвигателей для рабочих механизмов.
Электрические передачи применяются чаще всего в сочетании с механическими.
|
| Передачи в машинах. |
Гидравлические передачи весьма разнообразны. Применяются гидродинамические передачи (турбомуфты, турботрансформаторы) и передачи гидростатического (объемного) действия. У экскаватора на рисунке совсем нет механических передач. Здесь дизель сообщает механическую энергию соединенному с ним насосу. Жидкость под высоким давлением поступает к рабочим силовым цилиндрам, изменяющим положение стрелы, рукояти и ковша при работе экскаватора, и к гидравлическим двигателям вращающего действия, которые приводят в движение гусеницы и поворачивают платформу экскаватора. В последнее время гидравлическая передача появилась на автомобилях, в станках, строительных машинах и т. п.