Технологическая характеристика. Технологические параметры - определение, примеры. Управление технологическими процессами Основные технологические характеристики

1. Номер схемы: 1.

3. Пролет: L = 9 м.

6. Шаг колонy: R=12 м

7. Число цифровых осей: 23шт.

8. Число шага: n-1=22 шт.

10. Группа грунта: III.

V р

V пл

V упл

Схема откоса.

Состав комплексного процесса работ нулевого цикла.

Технологическая последовательность.

Производственный процесс работ нулевого цикла, как правило, включает:

Подготовительные работы:

1. разбивка земляных сооружений, м 2 ;

2. корчевка пней и кустарников, м 2 ;

3. устройство водоотвода, водоотлива, водопонижения, м 2 .

Земляные работы:

1. снятие растительного слоя, м 2 ;

2. разрыхление грунта, м 3 ;

3. разработка грунта бульдозером или экскаватором, м 3 ;

4. выгрузка грунта в отвал или транспортное средство, м 3 ;

5. транспортировка грунта автосамосвалами, м 3 ;

6. разработка недобора грунта, м 3 ;

7. обратная засыпка пазух (после возведения подземной части здания), м 3 ;

8. уплотнение грунта, м 3 .

Монтаж подземной части:

1. устройство выравнивающего слоя (песок, товарный бетон), м 3 ;

2. монтаж фундаментных плит, м 3 ;

3. монтаж бетонных стеновых блоков (подвала), м 3 ;

4. заделка стыков бетонных стеновых блоков подвала (бетон, раствор), м 3 ;

5. электросварка закладных частей сварных железобетонных конструкций;

6. устройство гидроизоляции стен подвала;

7. монтаж плит перекрытия на отм. 0.000;

8. заделка стыков плит перекрытия (бетон), м 3 .

Компоновка конструктивной части фундамента

На основе исходных данных компонуется конструктивная часть фундаментов здания, определяется количество типоразмеров конструкций и в соответствии с приложением 17 составляется сборных железобетонных конструкций по форме 2.

Таблица 2 - Спецификация сборных железобетонных конструкций

Подсчет объемов грунта для обратной засыпки

С учетом конструкций установленных ниже дневной поверхности Я гориз необходимо определить объем грунта для обратной засыпки пазух котлована и других объемов.

Объем обратной засыпки грунта должен учитывать объем пазух по периметру сооружения с учетом коэффициента остаточного разрыхления ЛГ ор.

Объем грунта, подлежащий обратной засыпке в пазухи котлована, определяется по формуле:

V оз =V k -V жбж

где:V жбж - объем железобетонных и бетонных конструкций отдельных столбчатых или ленточных фундаментов.

V оз =198

Рисунок 4 - Определение размеров пазух котлована для подсчета

обратной засыпки грунта

Технология и организация комплексно-механизированных работ по

Разработке котлована.

Организация и технология выполнения комплексно-механизированных работ включает:

Определение технологической последовательности производства комплексно-механизированных работ;

Составление схем организации работы машин;

Определение сменной эксплутационной производительности всех машин и обоснование числа машин комплекта.

Технологическая последовательность работ при рытье котлованов и траншей состоит: в разработке грунта экскаватором с выгрузкой в отвал или на транспортные средства; в транспортировке грунта и зачистке дна и откосов.

Определяя технологию производства работ по выемке грунта из котлованов и траншей, следует учитывать указанный в задании уровень грунтовых вод и предусматривать методы водопонижения или открытого водоотлива с необходимыми расчетами и подбором технических средств.

Расчет производительности ведущих машин.

Для отрывки котлована и траншей под здания с ленточными фундаментами применяют экскаваторы с обратной лопатой.

Расчёт часовой производительности экскаватора

где: q=0,65 - ёмкость ковша, м 3

t ц = 30 сек

Необходимое количество экскаваторов

где: V см =1511,235 м 3

n= 1511,235/(38,61*8) = 5шт.

Необходимое количество транспортных средств

– время одного цикла работы транспортной единицы;

– расчетное время загрузки транспортной единицы,

– время в пути,

– время разгрузки (1 мин)

– время маневрирования транспортной единицы перед погрузкой и разгрузкой (2 мин.).

При определении сначала подсчитывают количество ковшей с грунтом «n», требующихся для заполнения 1 транспортной единицы:

– грузоподъемность транспортной единицы;

– плотность грунта, =1,95 ;

–коэффициент наполнения ковша с учетом разрыхления, ;

– объем ковша, .

Принимаем по приложению Ж в качестве транспортного средства автосамосвал ЯАЗ 210Е(КрАЗ222), для которого Q=10 т.

Определим вместимость транспортной единицы по формуле:

Определим время загрузки:

Определим время пути:

– дальность возки грунта, км;

Количество автосамосвалов

Принимаем 10 автосамосвалов ЯАЗ 210Е(КрАЗ222),.

Обратную засыпку пазух фундаментов проводим бульдозером.

Монтаж конструкций цокольной части здания

Согласно спецификации сборных железобетонных и бетонных элементов составляется ведомость подсчета объема работ нулевого цикла.

Литература

1. ЕНиР Е2. Земляные работы. Механизированные и ручные земляные работы. - М.: Стройиздат, 1988.-Вып. 1.

2. ЕНиР Е4. Монтаж сборных и устройство монолитных железобетонных конструкций. - М.: Стройиздат, 1987. - Вып. 1.

3. СНиП 12-03-2001. Безопасность труда в строительстве. 4.1. Общие требования / Госстрой РФ.-М.: Строиздат, 2001.

4. СНиП 4.02-91. Сборник 1. Сметные нормы и расценки на земляные работы.

5. СНиП 4.03-91. Сборник сметных норм и расценок на эксплуатацию строительных машин.

6. Стреловые самоходные краны и строповка грузов: Справ, изд/ Ткач JI. П., Сленчук Н.А., Носов А. И. и др.-М.: Металлургия, 1990. 272 с.

7. технология строительных процессов: Учеб./ А. А. Афанасьев, Н. Н. Данилов, В. Д. Копылов и др.; под ред. Н. Н. Данилова, О. М. Терентьева. - М.: Высшая школа, 2001.-464 е.: ил.

8. Технологические карты на комплексно-механизированные процессы производства земляных работ с применением новых серийно выпускаемых машин/ Госстрой СССР. УНИИОМТП.-М., 1983,- 140 с.

9. Хамзин С. К., Карасев А. К Технология строительного производства. Курсовое и дипломное проектирование. Учеб. Пособие для строительных спец. Вузов. М.: Высшая школа, 1989г.

Задание к выполнению курсового проекта.

1. Номер схемы: 1.

2. Глубина подошвы фундамента: Н = 2,1 м.

3. Пролет: L = 9 м.

4. Число буквенных осей: N = 6 шт.

5. Количество пролетов: N – 1 = 5 шт.

6. Шаг колонy: R=12 м

7. Число цифровых осей: 23шт.

8. Число шага: n-1=22 шт.

9. Продолжительность земляных работ: Т = 2 дня.

10. Группа грунта: III.

11. Дальность возки грунта: 30 км.

Вид грунта: суглинок тяжелый с примесью щебня свыше 10% по объему. Объемный вес 1950

Основные технологические характеристики разрабатываемого грунта

Определяем наименование грунта и его плотность при разработке одноковшовым экскаватором. По табл.1 ЕНиР Е2-1 определяем группу грунта по трудности разработки – III.

По приложению 1 методических указаний согласно наименованию грунта определяем коэффициенты разрыхления грунта:

V р -объем грунта в разрабатываемом состоянии;

V пл - объем грунта в плотном теле.

Коэффициент остаточного разрыхления грунта:

V упл - объем разрыхленного грунта после уплотнения при разработке.

Схема откоса.

Устойчивость грунта в откосах характеризуется физическими свойствами грунта (силой сцепления частиц, давлением вышележащих слоев, углом внутреннего трения и др.), при которых грунт находится в состоянии устойчивости.

По приложению 5 методических указаний наибольшая допустимая крутизна откоса при глубине выемки до 3 м составляет 63°, а крутизна заложения:

Характеристика условий разработки грунта.

Первые достоверно известные технологические процессы были разработаны в древнем Шумере — на глиняной табличке клинописью был описан по операциям порядок приготовления пива. С тех пор способы описания технологий производства продуктов питания, инструментов, домашней утвари, оружия и украшений — всего, что изготавливало человечество, многократно усложнились и усовершенствовались. Современный технологический процесс может состоять из десятков, сотен и даже тысяч отдельных операций, он может быть многовариантным и ветвиться в зависимости от различных условий. Выбор той или иной технологии- это непросто выбор тех или иных станков, инструмента и оснастки. Нужно также обеспечить соответствие требованиям технических условий, плановых и финансовых показателей.

Определение и характеристика

ГОСТ дает научно строгое, но сформулированное слишком сухим и наукообразным языком определение технологического процесса. Если же говорить о понятии технологического процесса более понятным языком, то технологический процесс — это совокупность выстроенных в определенном порядке операций. Он направлен на превращение сырья и заготовок в конечные изделия. Для этого с ними совершают определенные действия, обычно выполняемые механизмами. Технологический процесс не существует сам по себе, а является важнейшей частью более общего , включающего в себя в общем случае также процессы контрактации, закупки и логистики, продажи, управления финансами, административного управления и контроля качества.

Технологи на предприятии занимают весьма важное положение. Они являются своего рода посредниками между конструкторами, создающими идею изделия и выпускающими его чертежи, и производством, которому предстоит воплощать эти идеи и чертежи в металл, дерево, пластмассу и другие материалы. При разработке техпроцесса технологи работают в тесном контакте не только с конструкторами и производством, но и с логистикой, закупками, финансами и службой контроля качества. Именно техпроцесс и является той точкой, в которой сходятся требования всех этих подразделений и находится баланс между ними.

Описание технологического процесса должно содержаться в таких документах, как:

• Маршрутная карта - описание высокого уровня, в нем перечислены маршруты перемещения детали или заготовки от одного рабочего места к другому или между цехами.
• Операционная карта – описание среднего уровня, более подробное, в нем перечислены все операционные переходы, операции установки-съемки, используемые инструменты.
• Технологическая карта — документ самого низкого уровня, содержит самое подробное описание процессов обработки материалов, заготовок, узлов и сборок, параметры этих процессов, рабочие чертежи и используемая оснастка.

Технологическая карта даже для простого на первый взгляд изделия может представлять собой довольно толстый том.

Для сравнения и измерения технологических процессов серийного производства применяются следующие характеристики:

Производственная программа предприятия складывается из производственных программ его цехов и участков. Она содержит:

• Перечень выпускаемых изделий с детализацией типов, размеров, количества.
• Календарные планы выпуска с привязкой к каждой контрольной дате определенного объема выпускаемых изделий.
• Количество запасных частей к каждой позиции в рамках процесса поддержки жизненного цикла изделий.
• Подробную конструкторско-технологическую документацию, трехмерные модели, чертежи, деталировки и спецификации.
• Техусловия на производство и методики управления качеством, включая программы и методики испытаний и измерений.

Производственная программа является разделом общего бизнес-плана предприятия на каждый период планирования.

Виды техпроцессов

Классификация техпроцессов проводится по нескольким параметрам.

По критерию частоты повторения при производстве изделий технологические процессы подразделяют на:

• единичный технологический процесс, создается для производства уникальной по конструктивным и технологическим параметрам детали или изделия;
• типовой техпроцесс, создается для некоторого количества однотипных изделий, схожих по своим конструктивным и технологическим характеристикам. Единичный техпроцесс, в свою очередь, может состоять из набора типовых техпроцессов. Чем больше типовых техпроцессов применяется на предприятии, тем меньше затраты на подготовку производства и тем выше экономическая эффективность предприятия;
• групповой техпроцесс подготавливается для деталей, различных конструктивно, но сходных технологически.

По критерию новизны и инновационности различают такие виды технологических процессов, как:

• Типичные. Основные технологические процессы используют традиционные, проверенные конструкции, технологии и операции обработки материалов, инструмента и оснастки.
• Перспективные. Такие процессы используют самые передовые технологии, материалы, инструменты, характерные для предприятий — лидеров отрасли.

По критерию степени детализации различают следующие виды технологических процессов:

• Маршрутный техпроцесс исполняется в виде маршрутной карты, содержащей информацию верхнего уровня: перечень операций, их последовательность, класс или группа используемого оборудования, технологическая оснастка и общая норма времени.
• Пооперационный техпроцесс содержит детализированную последовательность обработки вплоть до уровня переходов, режимов и их параметров. Исполняется в виде операционной карты.

Пооперационный техпроцесс был разработан во время Второй Мировой войны в США в условиях нехватки квалифицированной рабочей силы. Детальные и подробные описания каждой стадии технологического процесса позволили привлечь к работе людей, не имевших производственного опыта и в срок выполнить большие военные заказы. В условиях мирного времени и наличия, хорошо обученного и достаточно опытного производственного персонала использование такого вида технологического процесса ведет к непроизводительным расходам. Иногда возникает ситуация, в которой технологи старательно издают толстые тома операционных карт, служба технической документации тиражирует их в положенном числе экземпляров, а производство не открывает эти талмуды. В цеху рабочие и мастера за многие годы работы накопили достаточный опыт и приобрели достаточно высокую квалификацию для того, чтобы самостоятельно выполнить последовательность операций и выбрать режимы работы оборудования. Таким предприятиям имеет смысл подумать об отказе от операционных карт и замене их маршрутными.

Существуют и другие классификации видов технологических процессов.

Этапы ТП

В ходе конструкторско-технологической подготовки производства различают такие этапы написания технологического процесса, как:

• Сбор, обработка и изучение исходных данных.
• Определение основных технологических решений.
• Подготовка технико-экономического обоснования (или обоснования целесообразности).
• Документирование техпроцесса.

Трудно с первого раза найти технологические решения, обеспечивающие и плановые сроки, и необходимое качество, и плановую себестоимость изделия. Поэтому процесс разработки технологии – это процесс многовариантный и итеративный.

Если результаты экономических расчетов неудовлетворительны, то технологи повторяют основные этапы разработки технологического процесса до тех пор, пока не достигнут требуемых планом параметров.

Сущность технологического процесса

Процессом называют изменение состояния объекта под воздействием внутренних или внешних по отношению к объекту условий.

Внешними факторами будут механические, химические, температурные, радиационные воздействия, внутренними — способность материала, детали, изделия сопротивляться эти воздействиям и сохранять свою исходную форму и фазовое состояние.

В ходе разработки техпроцесса технолог подбирает те внешние факторы, под воздействием которых материал заготовки или сырья изменит свою форму, размеры или свойства таким образом, чтобы удовлетворять:

• техническим спецификациям на конечное изделие;
• плановым показателям по срокам и объемам выпуска изделий;

За долгое время были выработаны основные принципы построения технологических процессов.

Принцип укрупнения операций

В этом случае в рамках одной операции собирается большее число переходов. С практической точки зрения такой поход позволяет улучшить точность взаимного расположения осей и обрабатываемых поверхностей. Такой эффект достигается за счет выполнения всех объединяемых в операцию переходов за одну остановку на станок или многокоординатный обрабатывающий центр.

Подход также упрощает внутреннюю логистику и снижает внутрицеховые расходы за счет снижения числа установок и наладок режимов работы оборудования.

Особенно важно это для крупногабаритных и сложных деталей, установка которых отнимает много времени.

Принцип применяется при работе на револьверных и многорезцовых токарных станках, многокоординатных обрабатывающих центрах.

Принцип расчленения операций

Операция разбивается на ряд простейших переходов, наладка режимов работы обрабатывающего оборудования выполняется единожды, для первой детали серии, далее оставшиеся детали проходят обработку на тех же режимах.

Такой подход эффективен при больших размерах серий и относительно несложной пространственной конфигурации изделий.

Принцип дает существенный эффект снижения относительной трудоемкости за счет улучшенной организации рабочих мест, совершенствования у рабочих навыка однообразных движений по постановке-снятию заготовок, манипуляций с инструментом и оборудованием.

Абсолютное число установок при этом растет, но сокращается время на настройку режимов оборудования, за счет чего и достигается положительный результат.

Чтобы получить этот положительный эффект, технологу придется позаботиться о применении специализированной оснастки и приспособлений, позволяющих быстро и, главное, точно устанавливать и снимать заготовку. Размер серии также должен быть значительным.

Обработка дерева и металла

На практике одну и ту же деталь, одного и того же размера и веса, из одного и того же материала можно изготовить разными, иногда сильно отличающимися друг от друга методами.

На этапе конструкторско-технологической подготовки производства конструкторы и технологи совместно прорабатывают несколько вариантов описания технологического процесса, изготовления и последовательности обработки изделия. Эти варианты сравниваются по ключевым показателям, насколько полно они удовлетворяют:

• техническим условиям на конечный продукт;
• требованиям производственного плана, срокам и объемам отгрузки;
• финансово-экономическим показателям, заложенным в бизнес-план предприятия.

На следующем этапе проводится сравнение этих вариантов, из них выбирается оптимальный. Большое влияние на выбор варианта оказывает тип производства.

В случае единичного, или дискретного производства вероятность повторения выпуска одной и той же детали невелика. В этом случае выбирается вариант с минимальными издержками на разработку и создание специальной оснастки, инструмента и приспособлений, с максимальным задействованием универсальных станков и настраиваемой оснастки. Однако исключительные требования к точности соблюдения размеров или к условиям эксплуатации, таким, как радиация ил высоко агрессивные среды, могут вынудить применять и специально изготовленную оснастку, и уникальные инструменты.

При серийном же выпуске процесс производства разбивается на выпуск повторяющихся партий изделий. Технологический процесс оптимизируют с учетом существующего на предприятии оборудования, станком и обрабатывающих центров. Оборудование при этом снабжают специально разработанной оснасткой и приспособлениями, позволяющими сократить непроизводительные потери времени хотя бы на несколько секунд. В масштабе всей партии эти секунды сложатся вместе и дадут достаточный экономический эффект. Станки и обрабатывающие центры подвергают специализации, за станком закрепляют определенные группы операций.

При массовом производстве размеры серий весьма высоки, а выпускаемые детали достаточно долгий срок не подвергаются конструктивным изменениям. Специализация оборудования заходит еще дальше. В этом случае технологически и экономически оправдано закрепление за каждым станком одной и той же операции на все время выпуска серии, а также изготовление спецоснастки и применение отдельного режущего инструмента и средств измерений и контроля.

Оборудование в этом случае физически перемещают в цеху, располагая его в порядке следования операций в технологическом процессе

Средства выполнения технологических процессов

Технологический процесс существует сначала в головах технологов, далее он фиксируется на бумаге, а на современных предприятиях — в базе данных программ, обеспечивающих процесс управления жизненным циклом изделия (PLM). Переход на автоматизированные средства хранения, написания, тиражирования и проверки актуальности технологических процессов- это не вопрос времени, в вопрос выживания предприятия в конкурентной борьбе. При этом предприятиям приходится преодолевать сильное сопротивление высококвалифицированных технологов строй школы, привыкших за долгие годы писать техпроцессы от руки, а потом отдавать их на перепечатку.

Современные программные средства позволяют автоматически проверять упомянутые в техпроцессе инструмент, материалы и оснастку на применимость и актуальность, повторно использовать ранее написанные техпроцессы целиком или частично. Они повышают производительность труда технолога и существенно снижают риск человеческой ошибки при написании техпроцесса.

Для того чтобы из идей и расчетов технологический процесс превратился в реальность, необходимы физические средства его выполнения.

Технологическое оборудование предназначено для установки, закрепления, ориентации в пространстве и подачи в зону обработки сырья, заготовок, деталей, узлов и сборок.

В зависимости от отрасли производства сюда входят станки, обрабатывающие центры, реакторы, плавильные печи, кузнечные прессы, установки и целые комплексы.

Оборудование обладает длительным сроком использования и может изменять свои функции в зависимости от использования той или иной технологической оснастки.

Технологическая оснастка включает в себя инструмент, литейные формы, штампы, приспособления для установки и снятия детали, для облегчения доступа рабочих к зоне выполнения операций. Оснастка дополняет основное оборудование, расширяя его функциональность. Она имеет более короткий срок использования и иногда специально изготавливается для конкретной партии изделий или даже для одного уникального изделия. При разработке технологии следует шире применять универсальную оснастку, применимую для нескольких типоразмеров изделия. Особенно это важно на дискретных производствах, где стоимость оснастки не распределяется на всю серию, а целиком ложится на себестоимость одного изделия.

Инструмент предназначен для оказания непосредственного физического воздействия на материал заготовки с целью доведения ее формы размеров, физических, химических и других параметров до заданных в технических условиях.

Технолог при выборе инструмента должен принимать во внимание не только цену его покупки, но и ресурс и универсальность. Часто бывает, что более дорогой инструмент позволяет без его замены выпустить в несколько раз больше продукции, чем дешевый аналог. Кроме того, современный универсальный и высокоскоростной инструмент позволит также сократить время машинной обработки, что также прямо ведет к снижению себестоимости. С каждым годом технологи приобретают все больше экономических знаний и навыков, и написание техпроцесса из дела чисто технологического превращается в серьезный инструмент повышения конкурентоспособности предприятия.

Технологические свойства характеризуют способность металлов и сплавов подвергаться обработке различными способами (литьем, давлением, сваркой, резанием). К тех­нологическим свойствам относятся литейные свойства, ковкость, свариваемость, обрабатываемость резанием.

Готовые изделия и заготовки для дальнейшей обработ­ки производятся путем литья или обработ­ки давлением . Детали и заготовки, получен­ные литьем, называются отливками. Обработкой давле­нием могут быть получены либо заготовки постоянного поперечного сечения по длине (прутки, листы, лента и др.) чаще всего путем прокатки, а также прессования и воло­чения, либо заготовки, имеющие приближенно форму готовой детали, путем ковки или штамповки. Заготовки, полученные ковкой или штамповкой, называются поков­ками. Таким образом, металлические заготовки могут представлять собой отливки, поковки или прокат. Каж­дый из способов получения заготовок предъявляет свои требования к металлам и сплавам, а каждый вид заготов­ки имеет свои особенности последующей обработки (в том числе, термической). Сплавы, предназначенные для по­лучения деталей литьем, называются литейными. Спла­вы, предназначенные для получения деталей обработкой давлением, называют деформируемыми.

Литейные свойства металлов и сплавов характеризуют их способность образовывать отливки без трещин, раковин и других дефектов. Основными литейными свойствами являются жидкотекучесть, усадка, ликвация.

Жидкотекучесть – способность расплавленного металла хорошо заполнять полость литейной формы. Например. Медь даже при перегреве расплава густа и плохо растекается, поэтому из нее нельзя изготавливать изделия методом литья, в то время как ее сплавы (бронза, латунь) и сплавы других металлов (чугун, сталь, магниевые и алюминиевые) достаточно жидкотекучи.

Усадка при кристаллизации – это уменьшение объема металла при переходе из жидкого состояния в твердое. Является причиной образования усадочных раковин и усадочной пористости в слитках и отливках.

Ликвация - неоднородность химического состава сплавов, возникающая при их кристаллизации, обусловленная тем, что сплавы в отличие от чистых металлов кристаллизуются не при одной температуре, а в интервале температур. Чем шире температурный интервал кристаллизации сплава, тем сильнее развивается ликвация, причем наибольшую склонность к ней проявляют те компоненты сплава, которые наиболее сильно влияют на ширину температурного интервала кристаллизации. Для стали, например, сера, кислород, фосфор, углерод. Ликвации бывают внутрикристаллическими (микронеоднородности) и межкристаллическими (макронеоднородности).

Деформируемость (ковкость) − способность металла обрабатываться давлением при ковке, штамповке, прокатке, т. е. принимать нужную форму под действием удара или давления в нагретом или холодном состоянии без признаков разрушения.

Сваркой называется технологический процесс получения неразъемных соединений материалов путем установления межатомных связей между свариваемыми частями при их нагреве, или пластическом деформировании, или совместном действии того и другого. Сварка является основным процессом получения металлических сооружений, обеспечивая высокую производи­тельность, экономичность и прочность.

Свариваемостью называют способность металла об­разовывать прочное сварное соединение. Хорошей свари­ваемостью обладает низкоуглеродистая сталь, труднее сварить чугун и цветные металлы.

Заключительной стадией изготовления изделий часто является обработка резанием, заключающаяся в снятии с заготовки режущим инструментом слоя материала в виде стружки. В результате этого заготовка приобретает правильную форму, точные размеры, необходимое качество поверхности.

Обрабатываемостью резанием называют способность металла поддаваться обработке резанием. Металлы и сплавы, имеющие высокую твердость, плохо поддаются обработке резанием. Также плохо обрабатываются вязкие металлы с низкой твердостью.

Технологические свойства определяются при технологических испытаниях (пробах), которые дают качественную оценку пригодности металлов и сплавов к различ­ным способам обработки.

Возможность применения того или иного материала для производства различных изделий определяется целым перечнем качеств и свойств. Основную роль при выборе способа обработки играют технологические свойства металлов и сплавов, именно они определяют возможность их применения для изготовления той или иной продукции.

Основные свойства металлов

Все основные качества металлов и их сплавов можно классифицировать по целому ряду показателей, каждый из которых оказывает существенное влияние на определение сферы применения материала.

• К физическим свойствам металлов относят их вес, теплоемкость, способность проводить электрический ток и другие подобные показатели. Всем понятно, что применение, например, чугуна невозможно в авиастроении, а любой металл, отлично проводящий электричество не применим в производстве изоляторов.
• Механические свойства определяются способностью противостоять различным нагрузкам, к ним относятся твердость, пластичность, упругость и многие другие качества.
• Эксплуатационные качества характеризуют возможность применения металла для эксплуатации в различных условиях — стойкость к истиранию, воздействию высоких и низких температур, и так далее.
• Химические свойства металлов и сплавов определены способностью элементов, входящих в их состав, вступать в реакции с другими веществами. Так, например, всем известно, что золото не поддается воздействия кислот, чего не скажешь о других видах металла.
• Технологические свойства материала определяют перечень производственных процессов, которые применимы к металлу в последующей обработке.

Металлы — технологические свойства

К основным технологическим свойствам стоит отнести следующие характеристики:

• Жидкотекучесть (литейность) — способность материала в расплавленном состоянии заполнять литейную форму, без оставления пустот.
• Свариваемость — способность выполнять неразъемные соединения деталей под действием различных видов сварки (газовая, электрическая, давлением).
• Ковкость (деформируемость) — возможность менять форму изделия в горячем состоянии или при нормальной температуре под воздействием давления.
• Прокаливаемость — способность улучшения различных свойств металла путем закалки на различную глубину.
• Возможность выполнения обработки металла при помощи режущего оборудования показывает возможность выполнения токарных и фрезерных операций.

Все эти технологические свойства металлов и сплавов в комплексе и определяют дальнейшую сферу применения.

Технологические свойства стали

Сталь считается одним из самых распространенных металлов, ее технологические свойства зависят от химического состава, различные примеси, входящие в нее, могут улучшить или ухудшить данные характеристики.

К негативным примесям, существенно влияющим на технологические характеристики, можно отнести серу и фосфор. Излишек данных веществ может привести к красноломкости и хладноломкости соответственно. То есть сталь с избытком серы становится хрупкой при нагреве, а если в ней присутствует большое количество фосфора, то она будет ломаться при отрицательных температурах. Именно поэтому при выплавке стали многие усилия направлены на снижение данных примесей в металле, но, к сожалению, избавиться от них полностью не выходит.

Как видите, химические составляющие стали оказывают огромное значение на ее технологические свойства, поэтому при выборе метода обработки должен выполняться тщательный анализ состава сплава, в противном случае могут возникнуть проблемы, как в производстве, так и при эксплуатации изделия.

ПЕРЕГРУЗОЧНЫХ МАШИН

Технологические возможности перегрузочных машин определяются типом, назначением, конструктивными особенностями, размерными и скоростными параметрами, способом перемещения груза, способностью использовать разные грузозахватные приспособления и выполнять те или иные технологические операции. Основным перегрузочным оборудованием портов в настоящее время являются разного типа краны (портальные, козловые, мостовые, гусеничные, автомобильные, мобильные на пневмоходу, плавучие). Все краны при соответствующем исполнении механизма подъема могут перегружать генеральные, навалочные, насыпные и особые грузы.

Портальные краны - это универсальные перегрузочные машины, которые можно использовать для производства работ на причалах, складах, автомобильных и железнодорожных грузовых фронтах. Основная характеристика кранов - грузоподъемность. Размерные параметры портальных кранов: колея портала, габарит портала вдоль рельсов, максимальный вылет стрелы, высота подъема груза над головкой рельса и опускания ниже ее. Скоростные параметры - скорости движений. Все движения портальных кранов, кроме передвижения портала, являются рабочими, т. е. могут выполняться в течение каждого цикла перемещения груза. Передвижение портала является установочным движением и должно осуществляться только при переходе с одного места работы на другое. Важной характеристикой портальных кранов является способность механизма подъема работать в грейферном режиме двумя канатами либо двумя парами канатов. Она определяет возможность использования крана для перегрузки навалочных и насыпных грузов грейфером, а также применения различных управляемых захватных устройств для генеральных и особых грузов, привод которых осуществляется при работе механизма подъема в грейферном режиме.

Достоинствами портальных кранов являются: их универсальность по грузу и месту работы, значительная гибкость во взаимодействии между собой и с другими машинами на складской площадке, представляющей совместную зону обслуживания. Последнее качество позволяет успешно подменять портальные краны в период ремонта без образования «мертвых зон», а также дает возможность передавать груз непосредственно от одного крана другому в различных комбинациях и концентрировать, при необходимости, на небольшом участке работ сразу несколько кранов.

Недостатки портальных кранов: большая высота подвеса груза, отсутствие (как правило) пространственной запасовки канатов и: ложность стабилизации положения груза при повороте крана, что в комплексе затрудняет автоматизацию управления краном, вызывает значительное раскачивание и вращение груза вокруг вертикальной оси подвеса, весьма усложняет применение автоматических и управляемых захватов для генеральных грузов. Кроме того, портальные краны по сравнению с козловыми и мостовыми более сложны по конструкции, имеют большую массу, энергоемкость и стоимость в постройке и обслуживании.

Козловые и мостовые краны в морских портах обычно обслуживают склады, железнодорожные и автомобильные грузовые фронты. На причалах их используют реже. Основная характеристика - грузоподъемность. Размерные параметры - колея (пролет моста), вылет консолей, габаритный размер вдоль рельсов, высота подъема груза. Скоростные параметры - скорости движений. Все движения являются рабочими.

Козловые и мостовые краны по сравнению с портальными имеют меньшую высоту подвеса груза, отсутствует движение поворота крана, для них легче решать вопросы пространственной запасовки канатов. Вследствие этого значительно меньше раскачивание груза, лучше стабилизация его положения, проще автоматизация управления и использование автоматических и управляемых захватов. Эти краны более просты, чем портальные, по конструкции, имеют меньшую массу, энергоемкость и стоимость в постройке и эксплуатации. Основной недостаток козловых кранов - меньшая гибкость по сравнению с портальными во взаимодействии между собой и с другими машинами на складских и оперативных площадках. Именно по этой причине на причалах козловые краны используют редко, в основном для перегрузки однородных навалочных и лесных грузов. Мостовые краны предназначены для обслуживания крытых помещений.

Гусеничные, пневмоколесные и автомобильные краны в портах целесообразно использовать для обслуживания тыловых складов и грузовых фронтов, расположенных вне зоны действия рельсовых кранов и не требующих высокой интенсивности производства работ. При этом гусеничные краны более приспособлены для работы на площадках с грунтовым покрытием. Основная характеристика - грузоподъемность. Размерные параметры - вылет стрелы, габаритные размеры в плане и наименьший радиус поворота ходовой части. Если краны имеют выносные опоры (аутригеры), то отдельно учитывают размеры с аутригерами в рабочем положении. Скоростные параметры - скорости движений. Все движения крана можно использовать как рабочие, кроме изменения вылета стрелы, которое некоторые краны не могут производить с поднятым грузом. Если масса поднимаемого груза приближается к номинальной грузоподъемности крана и требуется использование аутригеров, передвижение крана нельзя использовать как рабочее движение.

По сравнению с рельсовыми гусеничные, автомобильные и пневмоколесные краны имеют, как правило, значительно меньшую производительность, для них необходимы широкие, густо расположенные проезды на обслуживаемой территории, что существенно ухудшает полезное использование площади складов и грузовых фронтов.

Рис.7. Причальный контейнерный перегружатель

Рис. 8. Портальный погрузчик для крупнотоннажных контейнеров

Плавучие краны в портах предназначены для производства работ на судах и прикордонной территории причалов. К их характеристике относят грузоподъемность, вылет стрелы за борт понтона, высоту подъема груза над уровнем воды и опускания ниже этого уровня, размеры понтона в плане, осадку с грузом, удельную нагрузку на палубу понтона, наличие либо отсутствие движения поворота стрелы, способность изменять вылет стрелы с поднятым грузом, количество подъемных крюков и возможность их параллельного использования, наличие либо отсутствие специальных механизмов для разворота груза вокруг вертикальной оси. К скоростным параметрам (кроме скорости подъема груза, изменения вылета стрелы, поворота стрелы) относят еще скорость хода (если кран самоходный).

Крановые перегружатели используют в портах в достаточно большом количестве. Они представляют собой специальные подъемно-транспортные машины для перегрузки определенных грузов на специальных технологических комплексах. Применяют их обычно на причалах. Основные характеристики, кроме типа и назначения, - грузоподъемность, размерные параметры и скорости рабочих и установочных движений. У таких машин движение поворота вообще отсутствует, либо оно является установочным движением. В отличие от портальных, гусеничных, пневмоколесных, автомобильных и плавучих кранов перегружатели имеют значительно большую производительность и относительно легко поддаются автоматизации управления. Перегружатели предназначены для работы автоматическими и управляемыми из кабины грузозахватными механизмами.

Автопогрузчики (фронтальные, боковые, фронтально-боковые, портальные и специальные) широко используют в портах на судовых, складских, вагонных, автотранспортных и внутриконтейнерных операциях с генеральными, лесными и особыми грузами. К их характеристике относят: тип, род привода (от двигателя внутреннего сгорания или электропривод с питанием от аккумуляторной батареи), тип колес (грузошины либо пневмошины), грузоподъемность, максимальная высота подъема груза, строительная высота и габаритные размеры машины в плане, высота подъема без увеличения строительной высоты машины (величина свободного подъема), расстояние от передней спинки вил до центра тяжести груза при номинальной грузоподъемности и расстояние от оси передних колес до передней спинки вил (либо максимальный грузовой момент), минимальный радиус поворота, масса машины порожнем и с грузом, максимальная нагрузка на оси, скорости всех движений, давление в гидравлической системе, количество секций в распределителе для подключения грузозахватных органов, конструкция мест крепления захватных органов, наличие нейтрализатора либо дожигателя выхлопных газов (для машин с приводом от двигателя внутреннего сгорания) и продолжительность работы погрузчика без смены либо перезарядки батареи (для машин с электроприводом). Наиболее распространены фронтальные погрузчики. При грузоподъемности до 2 т их в основном используют в вагонах, автомашинах, контейнерах, на ролл-трейлерах, а также в твиндеках судов. Эти же погрузчики, но с большей высотой подъема (как правило, с двойной телескопией в грузоподъемнике) могут успешно работать в трюмах судов и на складах. Автопогрузчики грузоподъемностью от 2 до 10 т предназначены для работы в трюмах судов и на складах. Машины большей грузоподъемности применяют на складских работах. Боковые, фронтально-боковые и портальные погрузчики (рис. 8) предназначены для перегрузки некоторых грузов (контейнеров, леса и стального проката) на складах, их используют чаще всего на специальных комплексах.

Погрузчики с приводом от двигателя внутреннего сгорания из-за большей динамичности и скорости рабочих движений, неограниченной продолжительности непрерывной работы в течение всей смены и даже суток имеют при прочих равных условиях в 2-4 раза большую производительность, чем электропогрузчики. Поэтому их чаще, чем электропогрузчики, применяют на портовых перегрузочных работах, характеризующихся высокой интенсивностью, несмотря на сложность защиты окружающей среды от выхлопных газов. При грузоподъемности более 1,5 т, как правило, применяют погрузчики с пневмошинами.

На внутренних транспортных операциях, а также на судовых операциях при обработке ролкеров используют различные универсальные и специальные автотранспортные средства: автомашины бортовые с двухосными и одноосными прицепами и полуприцепами, автотягачи с трейлерами, специальные портовые тягачи с контейнерными тележками и полуприцепами, колесные тракторы с двухосными прицепами и трейлерами. К технологической характеристике этих машин относят тяговое усилие, габаритные размеры, массу и нагрузку на оси, минимальный радиус поворота, размеры грузовой платформы и оснащенность ее средствами крепления груза, тип сцепного устройства, способность машины двигаться на рабочих скоростях передним и задним ходом, скорость передвижения и других рабочих движений.

Некоторые колесные тракторы с ковшами и отвалами различного типа успешно используют на судовых работах с навалочными и насыпными грузами (для подачи груза в подпалубное пространство или обратно). Их характеристику составляет тип, назначение, масса машины и нагрузка на оси, габаритные размеры, минимальный радиус поворота, скорости движений, вместимость и тип ковша.

Гусеничные тракторы, как правило, применяют с прямым или обратным отвалом в качестве бульдозеров на складских и судовых работах с навалочными и некоторыми насыпными грузами. Их технологическая характеристика: тяговое усилие, габаритные размеры и масса.

В составе специальных портовых перегрузочных комплексов для навалочных и насыпных грузов используют различные специальные подъемно-транспортные машины: причальные погрузочные и разгрузочные машины, конвейеры, штабелеобразователи, штабелеразборщики, элеваторы, вагоноопрокидыватели и др. Их технологические возможности характеризуются типом, назначением, производительностью, расстоянием транспортирования, размерами зоны обслуживания, технологическими особенностями работы и габаритными размерами. Эти машины имеют весьма высокую производительность, в несколько раз или даже в несколько десятков раз превышающую производительность портальных кранов.

На судовых и вагонных операциях с навалочными и насыпными грузами применяют целый ряд специальных машин: МВС используют для выгрузки из крытых вагонов хлористого калия и других химических грузов насыпью, ПТС - для подачи навалочных грузов в подпалубное пространство универсальных сухогрузных судов, ПСГ - для обратной операции при выгрузке насыпных и навалочных грузов из подпалубного пространства на просвет люка и др. Эти машины характеризуются типом, назначением, производительностью, массой и габаритными размерами, расстоянием перемещения груза и некоторыми специфическими параметрами.

Широко распространен в портах пневмотранспорт. Его применяют для перегрузки насыпных грузов, в первую очередь зерновых. Машины пневматического транспорта подразделены на береговые стационарные и передвижные, плавучие и мобильные. Береговые имеют, как правило, электропривод от сети, плавучие - электропривод от дизель-генераторов, мобильные снабжены дизельным приводом либо электроприводом от сети. Береговые машины предназначены для работы в составе специальных перегрузочных комплексов, мобильные - для производства работ на универсальных комплексах, как правило, по прямому варианту из судов в вагоны или из судов в суда. Основным назначением плавучих пневмоперегружателей является перемещение груза из крупнотоннажных морских судов в лихтеры, баржи и другие речные суда малого тоннажа. Технологическую характеристику этих машин составляют, кроме типа, назначения и рода привода, еще производительность, расстояние перемещения груза, габаритные размеры, масса (для мобильных машин), степень автоматизации и продолжительность операций по сборке, настройке и демонтажу трасс трубопроводов. Береговые и плавучие машины имеют обычно в своем составе от двух до четырех технологических линий, высокую технологическую производительность каждой линии (100 т/ч и более) и высокую степень механизации и автоматизации основных технологических и подготовительно-заключительных операций. Мобильные машины при достаточно большой технической производительности (60-80 т/ч) имеют весьма низкую технологическую производительность (от 10 до 25 т/ч), являющуюся следствием наличия большого числа весьма трудоемких и длительных ручных операций по сборке, налаживанию и демонтажу трасс трубопроводов, при которых весьма сложно или вообще невозможно на практике выдержать требования к качеству трассы, выполнение которых необходимо для эффективной работы машины