Bil

En maskin ( lat.  machina  - "anordning, struktur", från andra grekiska μηχανή  - "anordning, metod") är en teknisk anordning som utför mekaniska rörelser för att omvandla energi , material och information [1] .

I en mer utökad modern definition som dök upp med utvecklingen av elektronik , är en maskin ett tekniskt objekt som består av sammankopplade funktionella delar (delar, sammansättningar, enheter, mekanismer etc.) som använder energi för att utföra de funktioner som tilldelats den [2] . I denna mening kan en maskin innehålla mekaniskt rörliga delar eller inte. Ett exempel på sådana enheter är en elektronisk dator ( dator ), en elektrisk transformator [1] , en laddad partikelaccelerator .

Maskiner används för att utföra vissa åtgärder:

De är det viktigaste verktyget för att öka produktiviteten .

En enkel maskin  är en mekanism som ändrar riktningen eller storleken på en kraft utan att förbruka energi.

Historik

Ett antal enkla maskiner ( spak , hjul, remskiva ) har varit kända sedan förhistorisk tid.

Den första kända prototypen av en komplex maskin, som en enhet för att omvandla energi från en typ till en annan, var ett bulkvattenhjul , som användes för bevattning av de gamla egyptierna och perserna från antiken. Denna mekaniska anordning användes för att omvandla energin från fallande vatten ( vattenkraft ) till energin för roterande rörelse .

Under antikens tidevarv användes maskiner som mekaniska anordningar för att förbättra mänskliga förmågor i förhållande till en punkt: lyftblock , en spak , hjulförsedda vagnar , en degknådningsmaskin, en skruvpress , en skruv ( Arkimedes-skruv ). Enkla ställningar ansågs också vara maskiner . Prototyperna av mer komplexa maskiner som geniala enheter tjänade till att underhålla allmänheten, som Herons ångmaskin .

Under romarriket hörde design av maskiner till arkitekturen och hade en tillämpad karaktär [4] . Ingenjörernas huvudsakliga insatser syftade till att förbättra militär utrustning och handverktyg , kastverktyg och anordningar för sågning av stenblock.
I eran av det sena romerska riket och den medeltida västern , användes ordet "maskin" endast på belägringsvapen .

Skapandet av den universella ångmaskinen av James Watt 1774 markerade början på den tekniska revolutionen och de ständigt accelererande tekniska framstegen. Komplex utrustning och framdrivningssystem dyker upp, som ångturbinen som uppfanns 1889 av Gustaf de Laval , 1870-1890 - förbränningsmotorn (gas - Nikolaus Otto , bensin - Gottlieb Daimler och Karl Benz , diesel - Rudolf Diesel ), i 1889 år av Mikhail Dolivo-Dobrovolsky  - en elmotor med växelström .

Funktionen av nya maskiner börjar göra omfattande användning av fenomenen mekanik, termodynamik och elektromagnetism. Tekniska objekt blir fysiskt komplexa. För att beteckna vissa typer av tekniska anordningar introduceras termerna " apparat ", " anordning ".

Historiskt sett har en maskin klassificerats som en anordning som innehåller rörliga delar och tjänar till att omvandla mekanisk energi. Men med tillkomsten och utvecklingen av elektronik dök det upp maskiner utan rörliga delar.

Enhet och komponenter

Grunden för enheten för en mekanisk maskin är mekanismer (till exempel en vevmekanism som en del av en ångmaskin ). Externt olika maskiner kan innehålla liknande eller liknande mekanismer. Men de viktigaste komponenterna förblir alltid desamma, i alla maskiner, såsom: motor, rörliga delar, etc.

Maskinen består av en motor som energikälla (rörelse), transmissions- och manöveranordningar och ett styrsystem . Tillsammans kallas de tre första delarna vanligtvis för motorenheten . En mekanisk transmissionsanordning kallas en transmissionsmekanism och ett mekaniskt manöverdon kallas ett manöverdon .

I maskiner utför antingen motorn eller ställdonet (eller båda) mekaniska rörelser. De återstående delarna av maskinen kan vara baserade på andra funktionsprinciper (till exempel använd lagarna för optik, elektrodynamik, etc.).

En del av maskinenheten, inklusive motorn och transmissionsanordningen, är drivningen . Maskinerna använder såväl mekaniska som kombinerade drivningar - elektromekaniska, optomekaniska, hydroelektromekaniska, etc.

Maskinens motor och/eller manöverdon utför en given funktion och gör vissa rörelser - till exempel att flytta en pumpkolv, en robotarm. Utformningen av sådana enheter består i att skapa mekanismer som först och främst ger en given typ och rörelselag. Dessa problem löses med metoder inom teorin om mekanismer och maskiner .

Det huvudsakliga kännetecknet för en bilmotor är den kraft den utvecklar . En av de första måttenheterna för effekt var hästkrafter (hk). Trots att det internationella enhetssystemet (SI) har antagits i Ryska federationen och kraftenheten är watt , fortsätter hästkrafter att användas för närvarande.

En mekanisk transmissionsanordning (överföringsmekanism) är utformad för att överföra mekanisk energi. Det är nödvändigt att koordinera de relativa positions- och rörelseparametrarna för motorn och ställdonet. Detta låter dig i sin tur dela upp överföringsenheterna i följande:

Klassificering av bilar

Efter överenskommelse

Nästan vilken maskin som helst kan klassificeras i en av följande tre grupper:

Trenden i utvecklingen av moderna maskiner är skapandet av kombinerade maskiner - maskinenheter. En maskinenhet är ett tekniskt system som består av en eller flera enhetliga enheter kopplade i serie eller parallellt och utformade för att utföra vissa användbara funktioner. Vanligtvis innehåller maskinenheten: motor , transmissionsmekanism (det kan finnas flera eller inte alls) och en fungerande eller kraftfull maskin . I dagsläget ingår ofta informationsmaskinen i maskinenhetens sammansättning.

Användningen av informationsmaskiner för att styra energi och arbetsmaskiner har lett till framväxten av cybernetiska maskiner som kan anpassa sig till miljöförändringar baserat på användningen av artificiell intelligens: (robotar , manipulatorer, automatiska maskiner och flexibla produktionssystem). Kombinationen av olika arbetsmaskiner i en design ledde till uppkomsten av skördarmaskiner, och kombinationen av olika kraftmaskiner gav impulser till utvecklingen av hybridkonstruktioner .

Efter grad av universalitet

Beroende på graden av mångsidighet är maskiner indelade i tre grupper: universell, specialiserad, speciell.

Efter grad av automatisering

Beroende på graden av automatisering är alla maskiner indelade i manuella maskiner, automatiska maskiner och halvautomatiska maskiner.

  1. Maskiner med manuell kontroll utför sina funktioner endast med direkt deltagande av en person i deras arbete. En person startar maskinen, kontrollerar driften av alla dess mekanismer och stoppar maskinen efter att ha utfört visst arbete eller operationer (metallskärnings- och träbearbetningsmaskiner, entreprenadmaskiner, transport- och transportmaskiner, symaskiner , etc.).
  2. En automat är en självverkande maskin som utför sin funktion enligt ett givet kontrollprogram utan direkt deltagande av en person i processen att bearbeta, transformera, överföra och använda materiella föremål, energi eller information. Det finns tekniska automatiska maskiner (till exempel automatiska metallskärningsmaskiner, automatiska gjuterimaskiner, automatiserade enheter, etc.), energi (automatiska enheter och kraftsystem, elektriska maskiner och nätverk), transport ( lifting , autopilot ), datorer, handel (maskin för matlagning, butiksmaskin), hushållsmaskiner. Beroende på arbetsförhållandena och vilken typ av energi som används finns det automatiska maskiner som inkluderar mekaniska, hydrauliska, elektriska (elektroniska), pneumatiska och kombinerade enheter.
  3. Automatiserade enheter (halvautomatiska enheter) är maskiner där arbetscykeln, utförd på grundval av ett förutbestämt kontrollprogram, avbryts och dess upprepning kräver obligatorisk mänsklig inblandning (kaffemaskin, mikrovågsugn , etc.).

Allmänna egenskaper hos maskinerna

En maskin är endast lämplig för avsedd användning om den har följande erforderliga egenskaper:

Först och främst måste maskinen helt uppfylla kraven och normerna för designdokumentation, specifikationer och standarder.

Funktionell struktur för maskiner

Enligt funktionella egenskaper inkluderar maskinens struktur sammankopplade mekanismer , som var och en är tilldelad en specifik funktion. Mekanismer kan bestå av fasta ämnen , innehålla hydrauliska , pneumatiska, elektriska komponenter, vars funktion är baserad på användningen av vätska, gasformiga kroppar eller elektrisk ström .

Ur funktionssynpunkt är maskinmekanismer indelade i följande typer:

Beroende på syftet, designen och funktionsprincipen för en viss maskin kan den inkludera flera mekanismer med samma syfte (till exempel mekanismer för motorer eller pumpar, transmissioner eller ställdon) eller så kan vissa av de övervägda typerna av mekanismer saknas. En arbetsmaskin består oftast av tre huvudmekanismer: en motor, en transmission och ett manöverdon, eller den faktiska arbetsmekanismen, som bestämmer maskinens specialisering och för vars skull maskinen skapas (metallbearbetningsmaskin, skördetröska , etc.).

Strukturell struktur

Strukturellt består maskinen av delar, sammansättningar och sammansättningar . Vart och ett av dessa element har en ämnes- eller funktionsspecialisering, ett fullständigt syfte och är samtidigt förenligt med andra delar av maskinen, vilket tillsammans bildar en integrerad operativ struktur.

Maskindelar

Detalj - ett element i maskinen, som är en enda helhet, som inte kan demonteras utan förstörelse till enklare beståndsdelar. Antalet delar i moderna maskiner når tiotusentals. Utförandet av maskiner från delar orsakas främst av behovet av att säkerställa relativa rörelser (frihetsgrader) av dess delar. Men de fasta och inbördes fixerade delarna av maskinerna (länkar) är också gjorda av separata sammankopplade delar. Detta gör det möjligt att använda optimala material, snabbt återställa prestandan hos utslitna maskiner, ersätta endast enkla och slitna delar, vilket underlättar deras tillverkning, ger möjligheten och bekvämligheten av maskinmonteringsprocessen.

Beroende på tecknen på tillämpning och prevalens inom maskinteknik kan delar delas in i grupper:

Maskinkomponenter

Nod - en del av maskinen, som är en löstagbar eller ett stycke förbindning av flera delar, som kan monteras separat från andra komponenter i maskinen eller mekanismen och som kan utföra vissa funktioner i produkter med samma ändamål endast i i kombination med andra komponenter. En egenskap hos varje specifik nod är att den endast kan utföra sina funktioner som en del av en specifik maskin som den är avsedd för. Typiska exempel på sammansättningar kan vara svetsade hus, hydrauliska och pneumatiska cylindrar, planetmekanismer, bromsanordningar, spindelblock, friloppskopplingar, säkerhetsventiler etc.

Aggregat

Enheten är en normaliserad maskinenhet som ger full utbytbarhet och självständigt utför sina inneboende funktioner. Detta gör det möjligt att använda aggregat inte bara i designen av en viss maskin, utan att montera från dem, beroende på produktionens behov, maskiner med olika layouter (maskinenheter). Så, till exempel, i maskinbyggnadsproduktion används modulära maskiner i stor utsträckning, som endast inkluderar normaliserade element (aggregat) i form av kraftbord, flerpositionsroterande bord, krafthuvuden, spindelboxar och hydrauliska paneler. Tack vare de standardiserade anslutningsmåtten kan modulära maskiner för olika ändamål monteras av dessa element.

Typiska exempel på enheterna som utgör maskinerna är elmotorer , växellådor, pumpar, för olika ändamål, hydrauliska enheter i form av hydrauliska boosters, elströmgeneratorer , kompressorer och många andra. Vissa maskiner för jordbruksproduktion är sammansatta av aggregat; ett stort antal enheter ingår i maskinbyggnad , transport- och transportutrustning, maskiner från kemisk industri och processindustri, valsverk för metallurgisk produktion .

Funktioner för interaktion i "man-maskin"-systemet

"Människa-maskin"-systemet betyder ett system som inkluderar en mänsklig operatör (en grupp operatörer) och en maskin med vilken arbetsaktivitet utförs. "Människa-maskin"-systemet är ett specialfall av styrsystem där maskinens funktion och mänsklig aktivitet är sammankopplade med en enda styrslinga. När man organiserar förhållandet mellan en person och en maskin, hör huvudrollen inte så mycket till de anatomiska och fysiologiska som till en persons psykologiska egenskaper: perception, minne , tänkande , uppmärksamhet , etc. Hans informationsinteraktion med maskinen beror till stor del på på en persons psykologiska egenskaper. Funktionerna i denna interaktion är föremål för studier av ingenjörspsykologi, allmän systemteori och dess tillämpade riktning, systemteknik.

Ett system i den allmänna systemteorin förstås som ett komplex av inbördes relaterade och interagerande element utformade för att lösa ett enda problem. System kan klassificeras enligt olika kriterier. En av dem kan vara graden av mänskligt deltagande i driften av systemet.

Ur denna synvinkel särskiljs automatiska, automatiserade och icke-automatiska system. Driften av det automatiska systemet utförs utan mänsklig inblandning. I icke-automatiska system utförs kontrollåtgärder uteslutande av en person, och både en person och tekniska enheter deltar i driften av ett automatiserat system. Strängt taget är det de senare systemen som är "människa-maskin"-system.

I praktiken används en mängd olika typer av människa-maskin-system. Följande fyra grupper av tecken kan vara grunden för deras klassificering:

Vetenskapliga grunder

Den vetenskapliga grunden för utveckling och drift av maskiner är maskinvetenskap  - en gren av vetenskap och teknik som handlar om design, beräkningar, metoder och medel för experimentell bestämning av det elastiskt deformerade tillståndet; testning, tillverkning, drift och reparation av delar, sammansättningar, individuella mekanismer och maskiner som helhet; skapande av rationell design, ökad effektivitet, tillförlitlighet och hållbarhet hos maskindelar; utveckling av nytt och förbättring av befintliga tekniska och designmässiga lösningar som förbättrar kvaliteten och effektiviteten i arbetet, oavsett teknikområde och maskinernas syfte.

Allmänna problem inom maskinvetenskap

Allmänna mekaniska problem inkluderar:

Tillämpade problem inom maskinteknik

Tillämpade tekniska problem inkluderar:

Beräkning, design och testning av maskiner

I denna riktning av maskinvetenskap är de faktiska problemen:

Andra betydelser

Se även

Anteckningar

  1. ↑ 1 2 Maskinartikel från Great Soviet Encyclopedia
  2. The American Heritage Dictionary, Second College Edition. Houghton Mifflin Co., 1985.
  3. Chambers, Ephraim (1728), Table of Mechanicks , vol. Volym 2, London, England, sid. 528, skylt 11  .
  4. Vitruvius. Tio böcker om arkitektur. - M . : förlag för All-Union Academy of Architecture, 1936. - 332 sid.

Litteratur