«История и методология науки в области технологии машиностроения Конспект лекций для студентов, обучающихся по магистерской программе 551823 Процессы и аппараты пищевых производств Составил: доц., к.т.н. Ратников С.А. ...»

Еще в 1930-х годах под влиянием потребности звукового кино в СССР, США и других странах начали возникать и развиваться фотоэлектронные приборы. В конце 1930 – начале 1940-х годов фотоэлектроника уже заняла прочное место в различных приборах производственного назначения.

Телевидение, так же как и радио, создавалось для информационных, агитационно-пропагандистских и развлекательных целей. Однако в период современной научно-технической революции технические средства телевидения все больше применяются в аппаратуре производственного назначения.

Так постепенно на базе радио- и электротехники возникала производственная электроника – технические средства, решающие логические задачи в производстве.

Приборы подобного назначения конструировались в СССР в 1937 - 1945 гг., но только после 1945 г. в СССР, США и в других странах появляются серийные, работоспособные фотоэлементы, фотоумножители, ионные анемометры, электронно-лучевые и радиочастотные приборы, электронные усилители постоянного, переменного и импульсного тока и др. В 1943 г. в США была построена первая электронная цифровая вычислительная машина «ЭНИАК». В СССР работы по созданию таких машин начались в 1946 г., а первая малая машина начала работать в институте электротехники АН УССР в 1950 г.

Наряду с электроникой большое значение в создании технических средств, способных решать в производстве логические задачи, имеет атомная техника, т. е. приборы, в которых используются свойства атома.

Искусственным путем радиоактивные изотопы были получены впервые в 1934 г. Ф. Жолио и И. Кюри.

В последующие годы искусственные радиоактивные изотопы были обнаружены у многих химических элементов. К 1940 г. было открыто более искусственных радиоактивных изотопов, а к 1960 г.– 1400.

Они обладают большой энергией излучения, позволяющей обнаруживать ничтожно малые их количества.

Радиоактивные изотопы используются как источники излучения или как индикаторы. Метод меченых атомов позволяет создавать приборы, выполняющие за человека на производстве логические функции.

регистрации радиоактивных изотопов был открыт во Франции А. Беккерелем, который обнаружил способность радиоактивного излучения вызывать почернение фотографической эмульсии. В настоящее время этот метод широко применяется в гамма-дефектоскопии сварных швов, стальных и бетонных изделий и т. п.

Второй метод – ионизационный – основан на способности радиоактивных излучений ионизировать атомы и молекулы, что обнаруживается различными приборами, например газоразрядными счетчиками, предложенными еще в 1908 г. Гейгером и Резерфордом.

Третий метод обнаружения радиоактивного излучения основан на свойстве некоторых веществ, называемых сцинтилляторами (йодистый натрий, сернистый цинк, нафталин и др.), под действием излучения давать световые вспышки. Это явление было замечено раньше, но практическое применение оно получило только с 1947 г., когда к сцинтиллятору был добавлен фотоумножитель; таким образом, создан сцинтилляционный счетчик, которым и пользуются теперь для обнаружения радиоактивного излучения.

С изучением строения вещества и использованием его свойств связано и другое направление современной научно-технической революции – химизация производства и получение искусственных материалов с заранее заданными свойствами. Автоматизация производства облегчается при уменьшении количества деталей на каждую сборочную единицу, а это оказывается возможным при условии замены многих существующих материалов материалами с заранее установленными свойствами.

Автоматизации также способствует замена механических операций химическими реакциями. В СССР уже с 1918 г.

вопрос о химизации производства начал ставиться по научному и весьма широко.

В декабре 1927 г. С.В. Лебедев разработал способ производства синтетического каучука путем каталитического превращения этилового спирта непосредственно в дивинил и полимеризации последнего в каучук металлическим натрием. В июне 1932 г. на первом в мире крупном заводе синтетического каучука в Ярославле по его методу была получена первая промышленная продукция.

Развитие техники химической промышленности оказывало большое влияние на другие отрасли.

Химизация производства интенсифицировала многие процессы в промышленности, расширяла ее сырьевую базу. В 1930-х годах были разработаны методы контроля люминесцентного и полярографического анализа, решены многие вопросы применения в промышленности высоких и сверхнизких температур, высокого давления и вакуума и т.д.

геохимический метод поисков нефтяных и газовых месторождений, основанный на фиксации залежей нефти и газов по их микропроявлениям на поверхности. В последующем геохимический способ получил в геологических разведках более широкое применение.

С 1930-х годов происходит быстрое развитие химии и технологии полимеров. Возникают новые производства пластических масс, синтетических волокон. Широкое распространение получили синтетические полиамидные смолы. В результате обработки нитей из полиамидных смол получают такие полимерные материалы, как капрон, нейлон, перлон и др.

После второй мировой войны во всем мире широкое развитие получило производство новых синтетических волокон (нитрона, лавсана, ровила, фибравина и др.), а также пластических масс: полиэтилена, фенопластов и др., которые начали применяться в промышленности и внедряться в машиностроении в качестве конструкционных материалов.

Новым направлением химической технологии стало также получение сверхчистых материалов, которые обладают значительно более высокими качествами, чем те же материалы даже с незначительными примесями.

Применение новых материалов, в том числе искусственных веществ с заранее запроектированной молекулярной структурой в соответствии с заранее заданными свойствами, косвенно способствует созданию приборов, выполняющих логические функции. Это значительно расширило возможности создания различных конструкций, приборов и агрегатов, работающих при сверхвысоких и низких температурах и давлениях, позволяет выполнять детали более сложных конфигураций и при этом отказываться от традиционной обработки их на металлорежущих станках, облегчает автоматизацию изготовления деталей и особенно сборку и т. д.

Но химия не только косвенно, но и непосредственно участвует в процессе освобождения человека от выполнения производственных функций. Химизация производства – одно из средств его автоматизации.

Развитие техники химической промышленности оказывает большое влияние на другие отрасли. Химизация производства интенсифицирует многие процессы в промышленности и расширяет ее сырьевую базу.

Химические процессы производства особенно промышленности, в металлургии и в коксохимии, в лесохимии (целлюлозное гидролизное производство, сухая перегонка древесины и т. д.), в легкой и пищевой промышленности и в других отраслях народного хозяйства. Всегда их внедрение было связано с автоматизацией производства.

Особенности макромолекул создают основу для использования «опыта» природы «конструирования»

живых организмов для совершенствования технических устройств, орудий труда и преобразования технологии производства. Такое использование «опыта» природы в технике носит название бионики – новой науки, имеющей большие перспективы в будущем.

Академик Н.Н. Семенов предвидит возможность создания из искусственных полимерных материалов совершенно новых машин, осуществляющих непосредственное превращение химической энергии в механическую (аналогично процессам сокращения и расслабления мышц). Модели таких машин уже демонстрировались на выставках. В этих машинах конструкционным материалом посредством сжатия и выпрямления молекул под влиянием изменения кислотности среды.

автоматических системах открывает возможность создать принципиально новые регулирующие устройства, действие которых будет основано на взаимных переходах механической и химической форм движения материи.

Несомненно, практика откроет и другие возможности использования химии и химизации производства, которые пока еще трудно себе представить, но тенденция развития очевидна – все большая и эффективная передача машинам всех производственных, в том числе и логических, функций человека.

Получение новых материалов относится не только к химической технологии, но и к более старой отрасли промышленности – металлургии.

Более совершенным способом изготовления металлов нужной структуры, химического состава и физико-механических свойств является порошковая металлургия. Промышленное значение порошковая черная металлургия стала приобретать после второй мировой войны.

Еще большее значение имеют порошки в цветной металлургии. В начале 1920-х годов К. Шретер и другие усовершенствовали производство металлокерамических твердых сплавов на основе карбидов вольфрама и молибдена. В основе их производства был положен метод спекания заготовок, спрессованных из порошков карбида вольфрама с добавкой 3 10% кобальта или другого металла группы железа. Использование металлокерамических твердых сплавов интенсифицировало процессы металлообработки и потребовало изменения конструкции многих металлообрабатывающих станков.

Вслед за твердыми и тугоплавкими сплавами появились металлокерамические материалы на основе меди и других, в том числе и редких, металлов. В СССР и в других странах стала развиваться порошковая металлургия титана, лития, стронция, бериллия, циркония, гафния, кадмия и др., а также редкоземельных металлов (рения и др.).

В 1944 г. в СССР начались работы по разработке технологии получения титана, что привело, в частности, к открытию титаната бария. В производство были внедрены сплавы, обладающие очень высокой остаточной индукцией и нашедшие применение в хирургических инструментах, измерительных приборах, электрических машинах, станках и т.д.

Одним из направлений современной научнотехнической революции является освоение космоса. Оно стало возможным в связи с развитием ракетной техники, основанной на принципе реактивного движения.

Применение этого принципа имеет значение также и для земных условий.

Элементы ракетной техники, развитие которой предрекал Циолковский,, как и элементы других направлений современной научно-технической революции, получили развитие в 1930 – 1940-х годах. В СССР опытные работы по созданию реактивных двигателей начались в 1929 г. В 1930 – 1931 гг. была создана серия жидкостных реактивных двигателей.

В Англии работы по созданию ракет начались в 1934г., которыми руководил Крод. В 1937 г. испытывались зенитные ракеты. В 1938 – 1939 гг. англичане на острове Ямайке произвели 2500 запусков опытных ракет.

Испытания продолжались также в 1940 и 1941 гг.

В 1935 г. конструирование ракет началось в Японии, но проходило медленно. Наибольшим достижением руководителя работ Кумао Хино следует считать создание твердого топлива. Японские ученые и конструкторы к концу второй мировой войны переделали японские авиационные бомбы на ракеты, обладающие дальностью полета 4800 м.

В США научно-исследовательские работы по созданию ракет начались только в 1940 г. В 1947 г. здесь была запущена ракета «Аэробп», достигшая высоты 58 км.

Через год американские ракеты поднимались уже на км. В Германии Вернер фон Браун запустил в 1942 г.

управляемые по радио ракеты А-4, которые летели со сверхзвуковой скоростью на высоте 48 км и имели дальность действия 190 км. В том же году он создал в Пеньемонде ФАУ-1. Очень большое развитие ракетная техника получила в СССР в послевоенные годы.

В СССР в 1926 – 1933 гг. П.А. Молчанов разработал для исследования атмосферы ряд радиозондов с применением временных импульсных и кодоимпульсных электромеханических преобразователей, послуживших затем образцом для многих зарубежных конструкций. В США с 1925 г. велись работы по радиолокации. Первые практические результаты ее были достигнуты в 1934 – 1935 гг. в Англии. В СССР в 1939 г. была принята на вооружение первая радиолокационная станция (РЛС), а в 1940 г. – более усовершенствованная РУС-2.

Как бы предшественниками автоматических станций, посылаемых сейчас в космос, являются автоматические метеорологические станции с радиотелеизмерительной системой, которые были созданы в СССР в 1943 г.

Не будет преувеличением сказать, что путь человеку в космос открыли не только ракеты, но и электронные приборы, обеспечивающие автоматическое управление, точное наведение, передачу и обработку информации и т.п.

Основной особенностью технологического применения электричества, электроники, использования свойств атома, химизации производства и средств непосредственного участия человека логических задач. Но чтобы получать при этом реальный результат производства, они должны либо одновременно решать также и технологические задачи, либо соединяться для этого с рабочими машинами.

Создание технических средств, решающих в производстве одновременно технологические, логические и другие функции, представляет собой автоматизацию производства, а такие технические средства являются средствами его автоматизации.

Элементы автоматизации производства были заложены в механических автоматических системах, однако до развития и применения электроники автоматизация производства находилась в зачаточном состоянии.

Наиболее полно автоматизация проявляется в полуавтоматах, автоматах и автоматических линиях.

Автоматические линии состоят из автоматов, т.е.

устройств, выполняющих одну или несколько операций без непосредственного участия в них человека, автоматически действующих транспортирующих средств, передающих детали от автомата к автомату, а также приборов, выполняющих контрольные и избирательные функции.

Первая из таких линий появилась в 1923 – 1924 гг.

Это была автоматическая станочная линия для механической обработки блоков цилиндров и других крупных деталей на заводе фирмы «Моррис моторз» в Англии. Линия действовала только механическими рычагами, не была надежной, и от нее скоро отказались.

Столь же кратковременно работала автоматическая линия но производству автомобильных рам, пущенная в 1928 г. на заводе А.О. Смит и К в США (в штате Милуоки).

На ней выполнялись только операции штамповки и клепки.

Линию обслуживали 120 наладчиков, она давала рам в день. В конце 1930-х гг. на заводе Форд Мотор и К действовала автоматическая линия по сборке.

Следующие автоматические линии появились в СССР. В 1939 – 1940 гг. на ГПЗ-1 была создана автоматическая линия из трех шлифовальных станков для обработки колец подшипников. Одновременно на Сталинградском тракторном заводе, по инициативе И.П.

Иночкина, была создана автоматическая линия из пяти модернизированных станков, соединенных конвейером, которые предназначались для обработки роликовых втулок автоматические линии для механической обработки деталей, сконструированные Остроумовым, Севрюковым, Беляевым и Васильевым.

предшествовала большая подготовительная работа. Часть ее не была связана с идеей автоматизации, а являлась результатом стремления облегчить работу на том или другом станке или агрегате; в других же случаях конструкторы, научные сотрудники и изобретатели ставили перед собой в качестве сознательной цели автоматизацию производства.

«автоматизация производства» возникло лишь в начале 1950-х годов. Хотя первые автоматические линии появились в 1920-х годах в Англии и США, тем не менее, автоматизация как направление развития техники возникла прежде всего в СССР.

Механические системы, как уже указывалось, не дают возможности создавать устойчивые и эффективные автоматические устройства, поэтому в конце 1930-х годов стали пытаться создавать гидравлические и пневматические приборы и оборудовать ими станки и агрегаты.

Гидравлическое и пневматическое управление станком осуществляется одной ручкой независимо от количества скоростей, позволяет вводить автоматическую блокировку между остановкой станка и переключением скорости, дает возможность централизовать управление и расположить его в наиболее удобном месте, оно компактно, просто, автоматично и обладает другими преимуществами.

Станки-автоматы с гидро- и пневмоприводом стали появляться, как в СССР, так и за границей, во второй половине 1930-х годов. Так, в 1937 г. станкостроительный завод им. С. Орджоникидзе изготовил пневматический патрон с автоматической перестановкой детали без снятия последней. Однако еще большее значение для развития автоматизации имела электрификация станков и агрегатов, которая представляла собой непосредственную предшественницу автоматизации с применением электроники.

В 1936 – 1937 гг. в Экспериментальном научном институте металлорежущих станков (ЭНИМСе) были созданы электрические реле (давления, счетное, времени, путевые выключатели и др.), устройства для измерения размеров деталей в процессе их обработки и для электромагнитных плит. Также были разработаны способы точного останова шпинделей станков в заранее заданном положении при помощи низкооборотного электрометра малой мощности и другими методами.

Всесоюзный энергетический институт (ВЭИ) сконструировал электроконтактные индуктивные, емкостные, фотоэлектрические и другие датчики для контроля различных величин и т.д.

Первые электронные устройства автоматического управления уже достаточно широко применяются в 1940-х гг. в США, Англии и СССР в металлорежущих станках, металлургических агрегатах транспортных средствах, бумагоделательных машинах и т.д. Во многих приборах электрический принцип действия сочетался с механическим, гидравлическим, пневматическим или оптическим.

Еще во время войны в СССР началось проектирование и строительство автоматических линий, которые были пущены в первые годы после войны. В 1950 г. был пущен первый в мире завод-автомат по производству поршней для автомобильных двигателей, представляющий собой «более высокий тип автоматизации и одновременно необыкновенно раннюю дату в ее истории»

Революция в технике представляет собой переход ее на новый качественный уровень, возникновение в ней принципиально нового качества, выражающегося в ее способности впервые решать задачу производства, которая до этого (на предыдущем качественном уровне техники) решалась только непосредственно человеком.

Технические средства, выполняющие логические функции, основаны на электрификации и технологическом применении электричества, электроники, химизации, использовании свойств атома и реактивного принципа движения. Они носят межотраслевой характер и могут использоваться в любой отрасли производства, связанной с выпуском определенной продукции (горном деле, металлургии, машиностроении и т. д.). Это – сущность любой революции в технике прошлого. Железные орудия, ветряные и водяные двигатели и рабочие машины так же не были связаны с определенным видом производства.

Стоит заметить, что все технические средства, характеризующие современную революцию в технике, связаны не с использованием вещества в целом (железо, вода, ветер), а с использованием молекул и электронов, познать которые человек мог не непосредственно своими органами, а только с помощью созданных им приборов.

Библиографический список 1. Человек – наука – техника. М., 1973.

2. Марков Н.В. Научно-техническая революция: анализ, перспективы, последствия. М., 1973.

3. Гусаров А., Радаев В. Беседы по научно-технической революции. М., 1972.

4. Альтшуллер Г.С. Творчество как точная наука. Теория решения изобретательских задач. М., 1979.

5. Поливейко Р.П. Инженерное творчество. М., 6. Природа научного открытия. М., 7. Кармин А.С. Диалоги о научном творчестве. // Философские науки 1985, № 8. Эдвард Де Боно Рождение новой идеи. – М.: Прогресс, 9. Дж. Диксон «Проектирование систем: изобретательство, анализ и принятие решения» Изд. «Мир», 1969.

10. Альтшуллер Г.С. Алгоритм изобретения. М. 11. Альтшуллер Г.С. Основы изобретательства.

Воронеж., Содержание Введение 1. Понятия науки и техники. Основные теоретические аспекты и логика развития научного знания и техники 2. Научно-техническая революция и ее диалектические аспекты. Социокультурные и индивидуальные начала научно-технического творчества...... 3. Психология научно-технического творчества.

Взаимосвязь интуитивного, неосознанного и сознательного в научно-техническом творчестве.. 4. Нестандартность мышления – основа творчества и изобретательства....... 5. Методы поиска научно-технических решений.

6. Современный методический аппарат 7. Проблемы нравственной оценки научно-технического творчества.......... 8. Влияние развития науки на состояние технологий приборо- и машиностроения............ Библиографический список............. «История и методология науки в области технологии машиностроения»

Конспект лекций для студентов, обучающихся по магистерской программе 551823 «Процессы и аппараты пищевых производств»

Лицензия №020524 от 2.06.97. Подписано в печать Формат 6084/16. Усл.-печ. л. 4,88. Тираж. Заказ №.

Отпечатано на ризографе Кемеровский технологический институт пищевой промышленности 650060, г.Кемерово, б-р. Строителей, Отпечатано в лаборатории множительной техники КемТИППа 650010, г.Кемерово, ул. Красноармейская,