Наука и технологии

 Материалы будущего

Издательство «Химия» 1985 г.

Технический и экономический показатель качества

Какие причины лежат в основе феномена постоянного уменьшения материалоемкости и какие меры ускоряют в настоящее время этот процесс? Чтобы ответить на эти вопросы, нужно, без сомнения, в первую очередь назвать более высокую экономичность изделий.

Если механизация и автоматизация преимущественно ориентируются на уменьшение фонда заработной платы, то конструирование облегченных деталей влияет, в основном, на снижение стоимости использованных материалов. Значение легких конструкций при этом постоянно растет, так как механизация и автоматизация, несмотря на снижение полной стоимости изделия, вызывают рост в ней доли стоимости материалов.

Для таких изделий, как электрокабели, шарикоподшипники, болты и упаковки, производство которых широко механизировано и автоматизировано, доля стоимости материалов в полной стоимости доходит до 80%, тогда как доля заработной платы составляет иногда меньше 5%.

Эти затраты объясняются не только стоимостью собственно материала, но и связанными с его получением расходами энергии, рабочего и машинного времени. Они включают в себя труд горнорабочего, сталевара, прокатчика, аппаратчика и многих других. Нужно бережливо обходиться с затраченным уже на предварительных стадиях переработки материалов человеческим трудом, в чем и состоит цель создания легких конструкций.

Смысл уменьшения материалоемкости изделий заключается, однако, не только в снижении доли стоимости материалов в полной их стоимости. Уменьшение массы изделий ведет, естественно, к снижению транспортных расходов.

При современном методе строительства, когда здание собирают из элементов заводского изготовления, это стало решающим критерием. Поскольку такие элементы целесообразно изготовлять только централизованно, их производство сконцентрировано на территории только двух округов ГДР. На этом примере наглядно видна роль транспортной массы как существенного стоимостного фактора. Подобная ситуация встречается в большей или меньшей степени у любого изделия, даже такого, которое применяется на месте производства, так как сырье и полуфабрикаты для их изготовления (а их количество определяется массой конструкции) могут доставляться из отдаленных районов.

Облегченные конструкции проложили себе дорогу также в строительство, транспортную технику и другие отрасли. Если, например, планируется облегченная крыша, то размеры опор и фундамента тоже могут быть уменьшены. Транспортные линии или мосты большой протяженности испытывают нагрузки, обусловленные не столько массой транспортного потока, сколько собственной массой своих несущих элементов. В данном случае уменьшение массы эквивалентно уменьшению нагрузки.

Еще один важный стимул для разработки облегченных деталей можно найти в транспортном деле и вообще везде, где детали машин постоянно движутся и должны часто разгоняться. В ГДР стоимость тяговых усилий на 1 кг массы грузовика составляет от 0,5 до 1 марки. Стоимость процесса создания движения по своей сути аналогична стоимости материала в изделии. Она характеризуется в первую очередь энергетическими затратами.

Широкое внедрение облегченных конструкций влияет здесь не только на стоимость производства, но и помогает одновременно снизить эксплуатационные затраты. Поэтому именно в строительстве средств транспорта наблюдается наибольший прогресс в деле применения легких конструкций и деталей. Велосипед 1817 года уже содержал в себе элементы рациональной постройки. Именно велосипед стал примером применения легких профилей из упрочненной стали и использования принципа предварительно напряженного состояния.

В ходе развития техники оказалось, что использование облегченных конструкций дает не только экономический эффект. Их применение позволяет достигнуть лучших эксплуатационных     свойств,     например большей мощности. Так, у колесного транспорта только благодаря меньшей массе изделия удается держать в допустимых пределах возникающие при высоких скоростях движения сильные напряжения между диском колеса и покрышкой, между покрышкой и дорожным покрытием и таким образом уменьшить связанный с ними износ. Без легких деталей были бы немыслимы высокие числа оборотов наших двигателей внутреннего сгорания, что обусловлено их поведением при разгоне и напряженным состоянием деталей.

Не последней целью уменьшения массы всех изделий является снижение физической нагрузки на человека. Это поймет каждый, вспомнив труд домашних хозяек. Но преимущества этого принципа становятся очевидными при работе с легкими инструментами, отливками, приборами, транспортными средствами, ручными устройствами и монтажными деталями, то есть всюду, где человек еще должен с помощью своей физической силы что-то перемещать или транспортировать.

В заключение можно сказать, что реализация в изделии принципа облегченных конструкций стала экономическим и техническим показателем его качества. Далее на многочисленных примерах будет показано, какие конкретно преимущества дает их применение.