Инженер на производстве — командир, поэтому одна из его важнейших обязанностей (притом обязанностей государственных) — полное обеспечение безопасности труда на вверенном ему участке. За безопасность подчиненных командир отвечает не только перед пострадавшим и своей совестью, но и перед Законом. Каждый, кто занят на производстве, пусть даже самой малой и незаметной работой, тоже несет ответственность. С техникой шутки плохи. Человек, допускающий небрежность, невнимательность при работе с металлом на станке, враг не только себе, он враг технике и обществу. Не может служить оправданием и незнание техники, незнание правил безопасности труда. Незнание можно восполнить, а травму и несчастный случай возместить нечем. Юный техник, если он работает самостоятельно,— сам себе командир. И тем выше его ответственность. Не следует думать, что настоящая опасность при встрече с техникой подстерегает нас только на настоящем заводе или стройке. Техника не делится на малую и большую, техника у взрослых та же, что и у юных, и опасности те же. Поэтому, даже делая игрушки, можно пострадать всерьез, поэтому правила техники безопасности одни и те же для всех. Юный техник обязан их знать, выполнять и требовать их выполнения от других. Может быть, эти правила и скучны. Может быть. Но, как писала одна американская фирма в инструкции своим рабочим: «Скучнее всего больница. Лучше десять раз поскучать над правилами техники безопасности, чем один раз под рукой врача». Итак, подведем итоги. Неохватная многогранность современной техники и производства требуют объединенных усилий работников самых различных специальностей, склада ума и даже характера. Ни один творческий коллектив не добьется успеха без инженеров, мыслящих в широком плане и озаряемых смелыми техническими идеями. Без критически мыслящих специалистов, не принимающих ничего на веру и подвергающих каждое новое предположение очистительному огню анализа. Без скрупулезных, кропотливых исследователей, способных затратить годы на отработку одного узла, агрегата, ответственной детали. Каждый из этих типов работников играет важную роль и не может быть возведен в пример для подражания. И детское техническое творчество — это замечательная школа для каждого будущего конструктора, технолога, исследователя. Пройдя последовательно все фазы инженерной работы от формулирования технических требований до разработки мер по технике безопасности, юный техник получает уникальную возможность прочувствовать красоту и притягательность технического творчества, оценить свои силы и способности, выявить свое истинное призвание и убедиться в справедливости слов, написанных много лет назад В. Маяковским: Все работы хороши, Выбирай на вкус!
Archives for сентября, 2008
Временное сопротивление материала — это та предельная нагрузка, при которой наступает разрушение. Но ведь изделие, которое будет изготовлено из этого материала, разрушаться не должно! Чтобы этого не случилось, оно должно обладать необходимым запасом прочности. Чтобы создать такой запас, гарантирующий сохранность изделия при работе, конструктор при расчете должен допускать в его элементах напряжение, которое значительно меньше предела прочности материала. Число, показывающее, во сколько раз допущенное в конструкции напряжение меньше предела прочности материала, называется коэффициентом запаса прочности. Его величина зависит от условий работы конструкции и от того, насколько опасны последствия разрушения ее элемента. Что, например, может случиться, если сломается крючок вешалки, на котором висит пальто? Ничего особенного: поднимешь пальто, почистишь и повесишь на другой крючок. А что произойдет, если оборвется предохранительный пояс, который удерживает верхолаза, выполняющего работу на верхушке мачты электропередачи, или же не выдержат нагрузки стропы парашюта в момент его раскрытия? Произойдет страшное: и верхолаз, и парашютист погибнут. Поэтому крючок вешалки достаточно рассчитать на статическую нагрузку, лишь не намного превышающую вес пальто, а предохранительный пояс и детали парашюта — на динамическую нагрузку, значительно превышающую средний вес человека и падающего вместе с ним снаряжения. В тех случаях, когда недостаточная прочность изделия или какой-либо из его частей может привести к авариям, предварительная проверка только материала и отдельных элементов конструкции недостаточна, и тогда приходится испытывать все изделие целиком. Для такого испытания изготавливается опытный образец конструкции в натуральную величину или его точная, но уменьшенная копия — модель. Испытание проводится так, чтобы каждый элемент конструкции подвергался действию нагрузок, значительно превышающих те, которые будет испытывать этот же элемент при работе в обычных для конструкции условиях. Например, при испытании моста на него завозят и ставят вплотную, колесо к колесу, десятки большегрузных автомобилей. В процессе же эксплуатации мост испытывает нагрузку в несколько раз меньшую, так как расстояние между идущими через мост машинами всегда намного больше, а вес у большинства из них гораздо меньше. Парашют же вначале испытывают, сбрасывая на нем по многу раз с самолета манекен, вес которого значительно больше веса человека. Проверка самолета предварительно производится в аэродинамической трубе. Внутри ее закрепляют модель самолета и мощными вентиляторами разгоняют обтекающий ее воздух до нужной скорости. Если модель испытания не выдержит и разрушится, то в конструкцию будут внесены необходимые изменения за счет увеличения прочности отдельных ее элементов. Когда же будет достигнута необходимая прочность модели, конструкторы произведут соответствующий перерасчет размеров каждой детали и будет изготовлен опытный образец самолета в натуральную величину. Его много раз будут испытывать сначала на земле, а затем в воздухе, выбирая наиболее трудные условия. Производить испытание будут опытнейшие летчики-испытатели, а вместо пассажиров в салонах будут размещены мешки с песком и контрольные приборы. Испытатели будут вводить самолет в грозовые тучи, выключать в полете часть двигателей, сажать самолет с одним выпущенным шасси и с убранными шасси, не на колеса, а на «брюхо», то есть в условиях наиболее тяжелого полета и вынужденной посадки. Все конструкции, разрушение которых в процессе работы может поставить под угрозу жизнь людей, наделяются повышенным коэффициентом запаса прочности. Таковы все виды транспортных и подъемных машин, жилые здания и т. д. Например, трос, на котором подвешена кабина лифта, рассчитан так, чтобы выдержать 14-, а то и 20-кратную перегрузку. Это, естественно, вызывает добавочный расход материала. Но речь ведь идет о безопасности людей!..
При работе сооружений и машин их части подвергаются действию внешних нагрузок. Плотина воспринимает давление воды и передает возникающие силы на фундамент. Сила тяги локомотива передается поезду через головку соединяющей их автосцепки. По характеру расположения в пространстве силы, действующие на конструкцию, делят на сосредоточенные и распределенные. Сосредоточенными называются силы, передающиеся на элемент конструкции через площадку, размеры которой очень малы по сравнению с размерами всего элемента. Например, давление колес локомотива на рельсы сосредоточено почти в точке. При расчетах для их упрощения сосредоточенные силы принимают приложенными в одной точке и измеряют их в единицах силы (тоннах, килограммах, ньютонах). Примером сосредоточенной силы может служить давление груза на крюк подъемного крана. Распределенными нагрузками называются силы, приложенные на протяжении некоторой длины или площадки конструкции. Распределенная нагрузка измеряется в единицах силы, отнесенных соответственно к длине или площади {кг/м; Н1м\ кг1мг\ Н/м2= Па). Если, например, на тележке, с платформой длиной 2 ми шириной 1,5 м перевозится 600 кг песка, насыпанного на платформе ровным слоем, то нагрузку на платформу считают равномерно распределенной. Она будет равна: 600 кг: (2×1,5) Л12=200 кг/м*=0,02 /сг/аиа=1962 Н/м"). Действие сосредоточенной и распределенной нагрузки многим хорошо известно и по собственному опыту. Если снег глубокий, то пешком по лесу не пройдешь — будешь глубоко проваливаться. Вес тела сосредоточен на малой площади подошв. Если же станешь на лыжи (да еще широкие, охотничьи), то можешь идти на них куда хочешь. Лыжи не дадут провалиться: ведь площадь их поверхности во много больше площади поверхности одной ступни; вес тела распределится по лыжам, а распределенная нагрузка в этом случае будет значительно меньше. Рассмотрим еще один пример. Многие ребята увлекаются катанием на коньках и игрой в хоккей. В сельской местности обычно катаются по льду рек и прудов. А лед коварен, и весной или осенью бывает немало случаев, когда лед не выдерживает юных спортсменов, и они проваливаются в воду. Нередко вслед за ними проваливаются и те, кто хочет оказать им помощь. А ведь достаточно проявить в этом случае элементарную грамотность и сообразительность, и беды можно избежать. Если под катающимся неожиданно начнет прогибаться или ломаться лед, то необходимо немедленно лечь и раскинуть руки и ноги. Таким образом нагрузка на лед (вес спортсмена) из сосредоточенной (на одном или двух коньках) превратится в распределенную — вес тела будет рассредоточен на большую поверхность льда. Меньшую распределенную нагрузку лед должен выдержать, и, следовательно, спортсмен останется на поверхности льда, а не уйдет под воду. Если же спортсмен все-таки провалится, то тот, кто пойдет к нему на помощь, должен оказывать ее технически грамотно, иначе и товарищу не поможет и сам погибнет. А такая грамотная помощь также заключается в том, чтобы рассредоточить свой вес на возможно большую площадь: приблизиться к полынье ползком или на лыжах, положить на лед широкую длинную доску, чтобы предельно уменьшить сосредоточенную нагрузку. По характеру действия нагрузки разделяют на статические, которые нагружают конструкцию постоянно, и динамические, которые действуют внезапно. Внезапно приложенные нагрузки передаются на сооружение мгновенно всей своей величиной (например, давление колес паровоза, входящего на мост). Ударные нагрузки возникают при ударе (например, молотком по зубилу или при ударе бабы копра о сваю). Повторно-переменные нагрузки действуют на элементы конструкции, повторяясь значительное число раз. Эти нагрузки вызывают усталость материала, которая может привести к его быстрому разрушению. Разрушающим действием усталости металла многие часто пользуются на практике: если надо, например, разрезать пру- ток или полоску металла, то ее достаточно только надрезать в нужном месте; затем несколько раз перегнуть в противоположные стороны. После этого на месте перегиба образуется трещина, и твердая заготовка переломится «от усталости».
