Bil

En maskine ( lat.  machina  - "enhed, struktur", fra andet græsk μηχανή  - "enhed, metode") er en teknisk enhed , der udfører mekaniske bevægelser for at omdanne energi , materialer og information [1] .

I en mere udvidet moderne definition, der dukkede op med udviklingen af ​​elektronik , er en maskine et teknisk objekt bestående af indbyrdes forbundne funktionelle dele (dele, samlinger, enheder, mekanismer osv.), der bruger energi til at udføre de funktioner, den er tildelt [2] . I denne forstand kan en maskine indeholde eller ikke indeholde mekanisk bevægelige dele. Et eksempel på sådanne enheder er en elektronisk computer ( computer ), en elektrisk transformer [1] , en ladet partikelaccelerator .

Maskiner bruges til at udføre visse handlinger:

De er det vigtigste værktøj til at øge produktiviteten .

En simpel maskine  er en mekanisme , der ændrer retningen eller størrelsen af ​​en kraft uden at forbruge energi.

Historie

En række simple maskiner ( håndtag , hjul, remskive ) har været kendt siden forhistorisk tid.

Den første kendte prototype af en kompleks maskine, som en enhed til at konvertere energi fra en type til en anden, var et bulkvandhjul , som blev brugt til kunstvanding af de gamle egyptere og persere fra oldtiden. Denne mekaniske enhed blev brugt til at omdanne energien fra faldende vand ( vandkraft ) til energien fra roterende bevægelse .

I antikkens æra blev maskiner som mekaniske anordninger brugt til at forbedre menneskelige evner i forhold til ét punkt: løfteklodser , en løftestang , hjulvogne , en dejæltemaskine, en skruepresse , en snegl ( Arkimedes skrue ). Simple stilladser blev også betragtet som maskiner . Prototyperne af mere komplekse maskiner som geniale enheder tjente til at underholde offentligheden, såsom Herons dampmaskine .

Under Romerriget hørte design af maskiner til arkitekturen og havde en anvendt karakter [4] . Ingeniørernes hovedindsats var rettet mod at forbedre militært udstyr og håndværktøj , kasteværktøj og anordninger til savning af stenblokke.
I æraen af ​​det sene romerske imperium og det middelalderlige vest , blev ordet "maskine" kun anvendt på belejringsvåben .

Skabelsen af ​​den universelle dampmaskine af James Watt i 1774 markerede begyndelsen på den tekniske revolution og det stadigt accelererende teknologiske fremskridt. Kompleks udstyr og fremdriftssystemer dukker op, såsom dampturbinen opfundet i 1889 af Gustaf de Laval , i 1870-1890 - forbrændingsmotoren (gas - Nikolaus Otto , benzin - Gottlieb Daimler og Karl Benz , diesel - Rudolf Diesel ), i 1889 år af Mikhail Dolivo-Dobrovolsky  - en vekselstrøm elektrisk motor .

Funktionen af ​​nye maskiner begynder at gøre omfattende brug af fænomenerne mekanik, termodynamik og elektromagnetisme. Tekniske objekter bliver fysisk komplekse. For at betegne visse typer tekniske anordninger introduceres udtrykkene " apparat ", " enhed ".

Historisk set er en maskine blevet klassificeret som en enhed, der indeholder bevægelige dele og tjener til at konvertere mekanisk energi. Men med fremkomsten og udviklingen af ​​​​elektronik dukkede maskiner uden bevægelige dele op.

Enhed og komponenter

Grundlaget for enheden til en mekanisk maskine er mekanismer (for eksempel en krumtapmekanisme som en del af en dampmaskine ). Eksternt forskellige maskiner kan indeholde lignende eller lignende mekanismer. Men de vigtigste komponenter forbliver altid de samme i alle maskiner, såsom: motor, bevægelige dele osv.

Maskinen består af en motor som energikilde (bevægelse), transmissions- og aktiveringsanordninger og et styresystem . Tilsammen omtales de første tre dele almindeligvis som motorenheden . En mekanisk transmissionsanordning kaldes en transmissionsmekanisme , og en mekanisk aktuator kaldes en aktuator .

I maskiner udfører enten motoren eller aktuatoren (eller begge) mekaniske bevægelser. De resterende dele af maskinen kan være baseret på andre driftsprincipper (brug f.eks. lovene for optik, elektrodynamik osv.).

En del af maskinenheden, inklusive motoren og transmissionsanordningen, er drevet . Maskinerne anvender mekaniske såvel som kombinerede drev - elektromekaniske, optomekaniske, hydroelektromekaniske mv.

Maskinens motor og/eller aktuator udfører en given funktion og laver visse bevægelser - for eksempel at bevæge et pumpestemple, en robotarm. Designet af sådanne enheder består i at skabe mekanismer, der først og fremmest giver en given type og bevægelseslov. Disse problemer løses ved hjælp af metoder fra teorien om mekanismer og maskiner .

Det vigtigste kendetegn ved en bilmotor er den kraft, den udvikler . En af de første måleenheder for effekt var hestekræfter (hk). På trods af at det internationale system af enheder (SI) er blevet vedtaget i Den Russiske Føderation, og kraftenheden er watt , bliver hestekræfter fortsat brugt på nuværende tidspunkt.

En mekanisk transmissionsanordning (transmissionsmekanisme) er designet til at overføre mekanisk energi. Det er nødvendigt at koordinere de relative positions- og bevægelsesparametre for motoren og aktuatoren. Dette giver dig igen mulighed for at opdele transmissionsenhederne i følgende:

Klassificering af biler

Efter aftale

Næsten enhver maskine kan klassificeres i en af ​​følgende tre grupper:

Tendensen i udviklingen af ​​moderne maskiner er skabelsen af ​​kombinerede maskiner - maskinenheder. En maskinenhed er et teknisk system bestående af en eller flere forenede enheder forbundet i serie eller parallelt og designet til at udføre visse nyttige funktioner. Normalt inkluderer maskinenheden: motor , transmissionsmekanisme (der kan være flere eller slet ikke) og en arbejds- eller kraftmaskine . På nuværende tidspunkt indgår informationsmaskinen ofte i sammensætningen af ​​maskinenheden.

Brugen af ​​informationsmaskiner til at styre energi og arbejdsmaskiner har ført til fremkomsten af ​​kybernetiske maskiner, der kan tilpasse sig miljøændringer baseret på brugen af ​​kunstig intelligens-systemer: (robotter , manipulatorer, automatiske maskiner og fleksible produktionssystemer). Kombinationen af ​​forskellige arbejdsmaskiner i ét design førte til fremkomsten af ​​høstmaskiner, og kombinationen af ​​forskellige kraftmaskiner satte gang i udviklingen af ​​hybriddesign .

Efter grad af universalitet

I henhold til graden af ​​alsidighed er maskiner opdelt i tre grupper: universel, specialiseret, speciel.

Efter grad af automatisering

I henhold til graden af ​​automatisering er alle maskiner opdelt i manuelle maskiner, automatiske maskiner og halvautomatiske maskiner.

  1. Maskiner med manuel kontrol udfører kun deres funktioner med direkte deltagelse af en person i deres arbejde. En person starter maskinen, styrer driften af ​​alle dens mekanismer og standser maskinen efter at have udført visse arbejder eller operationer (metalskære- og træbearbejdningsmaskiner, entreprenørmaskiner, transport- og transportmaskiner, symaskiner osv.).
  2. En automat er en selvvirkende maskine, der udfører sin funktion i henhold til et givet kontrolprogram uden direkte deltagelse af en person i processen med at behandle, transformere, transmittere og bruge materielle genstande, energi eller information. Der er teknologiske automatiske maskiner (for eksempel automatiske metalskærende værktøjsmaskiner, automatiske støberimaskiner, automatiserede enheder osv.), energi (automatiske enheder og midler til kraftsystemer, elektriske maskiner og netværk), transport ( blaffe , autopilot ), computere, handel (maskine til madlavning, butiksmaskine), husholdningsmaskiner. Afhængigt af arbejdsforholdene og den anvendte energitype findes der automatiske maskiner, der omfatter mekaniske, hydrauliske, elektriske (elektroniske), pneumatiske og kombinerede enheder.
  3. Automatiserede enheder (halvautomatiske enheder) er maskiner, hvor arbejdscyklussen, udført på grundlag af et forudbestemt kontrolprogram, afbrydes, og dens gentagelse kræver obligatorisk menneskelig indgriben (kaffemaskine, mikrobølgeovn osv.).

Generelle karakteristika for maskinerne

En maskine er kun egnet til dens tilsigtede brug, hvis den har følgende krævede egenskaber:

Først og fremmest skal maskinen fuldt ud overholde kravene og normerne for designdokumentation, specifikationer og standarder.

Funktionel struktur af maskiner

I henhold til funktionelle funktioner inkluderer maskinens struktur indbyrdes forbundne mekanismer , som hver er tildelt en specifik funktion. Mekanismer kan bestå af faste stoffer , indeholde hydrauliske , pneumatiske, elektriske komponenter, hvis drift er baseret på brug af henholdsvis væske, gasformige eller elektrisk strøm .

Ud fra et funktionelt formål er maskinmekanismer opdelt i følgende typer:

Afhængigt af formålet, designet og funktionsprincippet for en bestemt maskine kan den omfatte flere mekanismer med samme formål (for eksempel mekanismer for motorer eller pumper, transmission eller aktuatorer), eller nogle af de overvejede typer mekanismer kan være fraværende. En arbejdsmaskine består oftest af tre hovedmekanismer: en motor, en transmission og en aktuator, eller selve arbejdsmekanismen, som bestemmer maskinens specialisering, og for hvilken maskinen er skabt (metalbearbejdningsmaskine, mejetærsker , etc.).

Strukturel struktur

Strukturelt består maskinen af ​​dele, samlinger og samlinger . Hvert af disse elementer har et emne eller en funktionel specialisering, et fuldt formål og er samtidig i overensstemmelse med andre elementer i maskinen og danner tilsammen en integreret driftsstruktur.

Maskindele

Detalje - et element i maskinen, som er en enkelt helhed, som ikke kan skilles ad uden ødelæggelse i enklere bestanddele. Antallet af dele i moderne maskiner når titusinder. Udførelse af maskiner fra dele er primært forårsaget af behovet for at sikre relative bevægelser (frihedsgrader) af dens dele. Men de faste og indbyrdes faste dele af maskinerne (links) er også lavet af separate forbundne dele. Dette gør det muligt at bruge optimale materialer, hurtigt genoprette ydeevnen af ​​slidte maskiner, kun udskiftning af enkle og slidte dele, hvilket letter deres fremstilling, giver muligheden og bekvemmeligheden ved maskinsamlingsprocessen.

I henhold til tegn på anvendelse og udbredelse i maskinteknik kan dele opdeles i grupper:

Maskinkomponenter

Node - en del af maskinen, som er en aftagelig eller ét stykke forbindelse af flere dele, som kan samles adskilt fra andre komponenter i maskinen eller mekanismen, og som kun er i stand til at udføre visse funktioner i produkter med samme formål i sammen med andre komponenter. En egenskab ved hver specifik node er, at den kun kan udføre sine funktioner som en del af en specifik maskine, som den er beregnet til. Typiske eksempler på samlinger kan være svejste huse, hydrauliske og pneumatiske cylindre, planetmekanismer, bremseanordninger, spindelblokke, friløbskoblinger, sikkerhedsventiler mv.

Aggregater

Enheden er en normaliseret maskinenhed, der giver fuld udskiftelighed og selvstændigt udfører sine iboende funktioner. Dette gør det muligt at bruge aggregater ikke kun i designet af en bestemt maskine, men at samle maskiner fra dem, afhængigt af produktionens behov, maskiner med forskellige layouts (maskinenheder). Så for eksempel i maskinbygningsproduktion anvendes modulære maskiner i vid udstrækning, som kun omfatter normaliserede elementer (aggregater) i form af power-borde, multi-position roterende borde, krafthoveder, spindelbokse og hydrauliske paneler. Takket være de standardiserede tilslutningsdimensioner kan modulære maskiner til forskellige formål sammensættes af disse elementer.

Typiske eksempler på de enheder, der udgør maskinerne, er elektriske motorer , gearkasser, pumper, til forskellige formål, hydrauliske enheder i form af hydrauliske boostere, elektriske strømgeneratorer , kompressorer og mange andre. Nogle maskiner til landbrugsproduktion er samlet af aggregater; et stort antal enheder er en del af maskinbygning , transport- og transportudstyr, maskiner fra den kemiske industri og forarbejdningsindustrien, valseværker til metallurgisk produktion .

Funktioner af interaktion i "mand-maskine" systemet

"Mand-maskine"-systemet betyder et system, der omfatter en menneskelig operatør (en gruppe af operatører) og en maskine, med hvilken der udføres arbejdsaktivitet. "Mand-maskine"-systemet er et særligt tilfælde af kontrolsystemer, hvor maskinens funktion og menneskelig aktivitet er forbundet med en enkelt kontrolsløjfe. Når man organiserer forholdet mellem en person og en maskine, hører hovedrollen ikke så meget til de anatomiske og fysiologiske som til en persons psykologiske egenskaber: perception, hukommelse , tænkning , opmærksomhed osv. Hans informative interaktion med maskinen afhænger i høj grad. om en persons psykologiske egenskaber. Funktionerne i denne interaktion er genstand for undersøgelse af ingeniørpsykologi, generel systemteori og dens anvendte retning, systemteknik.

Et system i den generelle systemteori forstås som et kompleks af indbyrdes forbundne og interagerende elementer designet til at løse et enkelt problem. Systemer kan klassificeres efter forskellige kriterier. En af dem kan være graden af ​​menneskelig deltagelse i driften af ​​systemet.

Fra dette synspunkt skelnes der mellem automatiske, automatiserede og ikke-automatiske systemer. Betjeningen af ​​det automatiske system udføres uden menneskelig indgriben. I ikke-automatiske systemer udføres kontrolhandlinger udelukkende af en person, og både en person og tekniske enheder deltager i driften af ​​et automatiseret system. Strengt taget er det sidstnævnte systemer, der er "mand-maskine" systemer.

I praksis anvendes en række forskellige typer af menneske-maskine-systemer. Følgende fire grupper af tegn kan være grundlaget for deres klassificering:

Videnskabeligt grundlag

Det videnskabelige grundlag for udvikling og drift af maskiner er maskinvidenskab  - en gren af ​​videnskab og teknologi, der beskæftiger sig med design, beregninger, metoder og midler til eksperimentel bestemmelse af den elastisk deformerede tilstand; afprøvning, fremstilling, drift og reparation af dele, samlinger, individuelle mekanismer og maskiner som helhed; skabelse af rationelle designs, forøgelse af effektivitet, pålidelighed og holdbarhed af maskindele; udvikling af nyt og forbedring af eksisterende tekniske og designmæssige løsninger, der forbedrer kvaliteten og effektiviteten af ​​arbejdet, uanset teknologiområdet og maskinernes formål.

Generelle problemer inden for maskinvidenskab

Generelle mekaniske problemer omfatter:

Anvendte problemer inden for maskinteknik

Anvendte tekniske problemer omfatter:

Beregning, design og test af maskiner

I denne retning af maskinvidenskab er de faktiske problemer:

Andre betydninger

Se også

Noter

  1. ↑ 1 2 Maskinartikel fra Great Soviet Encyclopedia
  2. The American Heritage Dictionary, Second College Edition. Houghton Mifflin Co., 1985.
  3. Chambers, Ephraim (1728), Table of Mechanicks , vol. Bind 2, London, England, s. 528, plade 11  .
  4. Vitruvius. Ti bøger om arkitektur. - M . : forlag for All-Union Academy of Architecture, 1936. - 332 s.

Litteratur