ТРИЗ для «чайников» – 4. Микростандарты

При производстве вагон-домов «Группы Техмаш» для основания каркаса использовался гнутый швеллер с полкой 160 мм. Стандартная длина заготовки 12 метров. Но если получать такую заготовку, то будет много отходов, ведь блоки были 3х8 метров, а значит из одной исходной заготовки проката получались две заготовки под сварку – 3 и 8 метров, правда еще 200 мм от конца приходится обрезать для выравнивания, но все равно 800 мм – отход, который невозможно использовать. Решение – заказывать заготовку длиной 11 200 мм. Чистая экономия металла составила 7%.

Пример 2

При отливке пластиковых изделий в отходы попадали литники – материал, остающийся в трубке, через которую жидкий пластик попадал в форму. Инженеры предложили решение – сделать литники в форме букв, и использовать отходы для изготовления детской азбуки.

Пример 3

Из прутка на токарном станке нарезали заготовки определенной длины, снимая фаску на концах. Поэтому всегда конец, за который удерживался пруток, шел в отходы. Обычно инженеры стремились минимизировать это конец, пока один из них не сообразил, что если сделать конец длиной в изделие, то его можно использовать, удерживая при обработке за предпоследний участок.

1.22. Как удалить микрозагрязнения из нефтестоков

Крупные загрязнения легко убрать из воды с помощью разных механических фильтров. Но микронные частицы нефти, пыли и т. п. легко проходят через механические фильтры. Чтобы избавиться от таких загрязнений, их необходимо коагулировать.

Одна из серьезных проблем для предприятий – очистка ливнестоков, содержащих нефтепродукты. Это дождевая вода, в которую попадают масло, бензин и другие нефтепродукты. Нефтепродукты крайне в воде малочисленны, что затрудняет их очистку, но при этом предельно допустимая концентрация (ПДК) оказывается существенно превышенной.

В России разработана и внедрена эффективная технология очистки таких загрязненных стоков. Стоки насыщаются воздухом под давление 5—6 атмосфер. При таком давлении в объеме стоков находится соответственно в 5—6 раз больше воздуха, чем может быть растворено, при обычном давлении. После этого, давление резко сбрасывается, когда стоки выбрасываются через форсунку в общий бак-отстойник. При этом избыточный растворенный воздух начинает выделяться во всем объеме жидкости в виде мельчайших пузырьков. Пузырьки же возникают в первую очередь в местах несплошности воды, каковыми и являются микрозагрязнения. Появившийся пузырек начинает быстро расти и поднимается на поверхность в виде пены, увлекая за собой микрозагрязнение, на котором он появился. Остается только собрать пену с поверхности и вода оказывается очищенной на 98%.

МКС: Для эффективного удаления микрочастиц из жидкости можно создать объемный процесс улавливания: один из вариантов создания равномерного объемного процесса – создать избыточно растворенный газ в жидкости, который будет выделяться во всем объеме жидкости в виде микропузырьков после резкого сброса давления, которые образуются на микрочастицах, имеющихся в воде.

1.23. Превратим плоское в ребристое

Можно ли поставить стакан на обычный лист бумаги, который краями опирается на края двух других стаканов, и не продавил его? Задача, неразрешимая, пока лист плоский, легко решается, если из плоского листа сделать ребристую поверхность. Нагрузка сможет продавить лист и не вызовет потерю устойчивости.

Рис. 46. Стакан на ребристом листе бумаги

МКС: Если прочность плоской конструкции под нагрузкой связана с ее устойчивостью, то ее устойчивость может быть обеспечена переходом к дополнительному измерению, за счет придания листу жесткости переходом к зигзагообразной форме.

Пример 1

Кирпичная стена будет прочнее, если выполнить ее зигзагом.

Рис.47. Зигзагообразная стенка (вид сверху)

Пример 2

Ребро жесткости на боковине автомобиля повышают прочность при боковом ударе.

Рис. 48. Ребра прочности на Хундай

Пример 3

Профнастил успешно сопротивляется боковой нагрузке.

Рис. 49. Изготовление профнастила и забор из него

Пример 4

Зиги, то есть ребра жесткости, формируемые деформацией на плоских или цилиндрических поверхностях, в разы повышают жесткость изделий.

Рис. 50. Зиги на бочках

1.24. Смешать до основного технологического процесса

Известен интересный способ получения кормовой смеси растений, при котором смешивание производится не в специальных бункерах, а планируется заранее, путем выращивания растений на поле полосами. Затем уборка выполняется поперек поля, и во время уборки сразу происходит смешивание.

МКС: Если по технологии не удается получить материал нужного состава, то его можно составить из необходимых компонент, заблаговременно нужным образом смешав их, и выполнить процесс соединения в единый материал уже после этого.

Пример

Некоторые сплавы невозможно получить из-за значительного различия свойств металлов, которые в них входят. Положение спасает порошковая металлургия. Порошки металлов смешиваются в нужном соотношении, а затем спрессованная заготовка нагревается до температуры получения твердого расплава. В результате мы получаем сплав с нужным содержанием компонент в виде твердого расплава. Вещества не уходят из заготовки, как это бывает при плавлении, и не нарушается равномерность состава в заготовке.

1.25. Отказ от неоправданных ограничений

Бригада лаборатории листового проката Уральского НИИ черных металлов была направлена в Новокузнецк с задачей сокращения потерь нержавеющей стали на заводе имени Кузьмина.

Одно из решений было чисто организационное. Дело в том, что толстый нержавеющий лист поставлялся строго по ГОСТу размером 2х6 метров. Любой брак, а также концы листа отправлялись в переплавку с солидными потерями никеля во время этой операции, хотя металл мог быть использован по назначению без каких-либо проблем. Но таковы были правила работы с нержавеющей сталью того времени.

Но самое удивительное было то, что на многих заводах, которым поставлял сталь производитель, лист разрезался на мелкие заготовки. Решение оказалось достаточно простым – мы предложили поставлять лист не по ГОСТу, а по техническим условиям, которые допускали поставку листа меньшего размера, чем по ГОСТу при согласии Покупателя.