2015-02-27
777
Человечество воздействует на природные объекты, изменяет их в целесообразном для него направлении с давних времен не с помощью органов человека, а с использованием специальных устройств, среди которых важнейшее место занимают машины.
Машина – это устройство для преобразования природных объектов, энергии, информации с помощью механического движения. В свою очередь, достаточно условно, машины можно подразделять на технологические, изменяющие свойства материальных объектов, транспортные, изменяющие положение материальных объектов в пространстве, и энергетические, преобразующие энергию из одного вида в другой.
Но человек воздействует на природу не только с помощью машин. Некоторые процессы воздействия реализуются за счет химических или физических реакций, а устройства для их реализации называются реакторами, аппаратами и т.д. Но создание любых искусственных объектов, в том числе и самих машин, в настоящее время, немыслимо без применения машин. Исходя из этого, даже тип нашей цивилизации (или данный период ее развития) определяют иногда как технологический или машинный.
Поэтому, как ни странно, технология машиностроения является основополагающей, базовой наукой, развитие которой определяет возможности общества, уровень жизни его членов и все достижения в других отраслях.
И производство продуктов питания, предметов одежды зависит от уровня развития сельскохозяйственных машин и машин переработки.
Уровень развития вычислительной техники зависит от уровня развития специальных машин для производства интегральных схем. (Надо отметить, что интегральные схемы производят многие страны мира, а машины для их производства не более 5 стран).
Свойства машин, создаваемых человеком, достаточно многообразны и могут быть объединены в несколько групп:
1. Функциональные свойства, проявляющиеся при взаимодействии объекта с человеком или другими объектами при его функционировании (использовании). Это скорость автомобиля, его вместимость, мощность электрогенератора, высота подъема самолета и т. д.
2. Экономические – производительность, стоимость эксплуатации, потребление энергии и т.д., свойства, отражающие затраты энергии, материалов, информации на создание объекта и поддержание его свойств в процессе использования.
3. Экологические – выделение вредных или ядовитых веществ, излучений, шумовое воздействие и т.д., сопутствующие объекту свойства, которые не могли быть сведены к «нулю» при его создании, вредные для создателя свойства. Часто такие свойства даже не могут быть спрогнозированы при создании этих искусственных объектов.
Эти свойства закладываются конструктором при проектировании машины и возникают только после ее сборки из отдельных деталей. Как отмечалось в курсе ТКМ, любая деталь, как объект производства, обладает 5-тью категориями свойств, которые должны быть обеспечены при ее изготовлении. Свойства же машины возникают только после ее сборки из деталей, а значит, зависят от взаимодействия этих деталей друг с другом, окружающей средой. Взаимодействуя друг с другом, детали могут быть неподвижны относительно друг друга или подвижны, воздействовать друг на друга механически, химически, электрическими и магнитными полями, передавать тепловые потоки и т.д.
Как связать будущие свойства проектируемой машины со свойствами отдельных деталей - основная задача конструктора проектировщика, причем настолько сложная, что на пути ее решения еще огромное количество проблем, и часто, решение достигается только на пути творческого озарения отдельных гениально мыслящих людей. Недаром, всемирно известны конструктора новой техники, такие как Калашников, Королев, Сикорский, Вернер фон Браун и многие другие.
Почему же машина состоит из отдельных деталей?
Во – первых, для реализации механического движения ее отдельные части должны быть подвижны относительно друг друга, т.е. отделены. Конечно, можно представить, что когда-то будут созданы материалы, обладающие управляемой податливостью, и механическое движение отдельных частей машины будет возможно без разрыва связей между этими частями (типа щупальца осьминога).
Во-вторых, разные части машины должны обладать разными свойствами и их приходится изготавливать из разных материалов в виде отдельных деталей, а потом соединять между собой.
В–третьих, форма современных искусственных объектов, машин, может быть настолько сложной, что современные технологические методы не позволяют получать ее без разделения объекта на более простые части (детали) с последующим их соединением.
Несмотря на эти 3 ограничения, можно представить, что когда-то, в будущем, эти ограничения станут несущественными, и машины будут создаваться в ходе единого технологического процесса.
Надо отметить, что процесс создания машин принципиально отличается от природных процессов появления естественных объектов. Мысленно представив образование дерева из семечка, сравните его с процессом создания токарного станка. Причем, дерево, явно, более сложный объект, так как может производить себе подобных. Не говоря уж о человеке. Поэтому, рассматривая технологические процессы, освоенные человеком, восхищаясь его творческими достижениями, надо помнить, что впереди еще много достижений в развитии технологии и не исключены ее революционные преобразования.
Некоторые интересные тенденции обнаруживаются в развитии технологий уже в настоящее время. Так, развитие ионных технологий показало, что можно создавать единые объекты, определяя в разных его местах любые, наперед заданные, свойства. Интегральная схема, состоит из многих миллионов компонентов, создающихся параллельно в едином технологическом процессе. Процессы «атомной» сборки интенсивно развиваются не только с целью создания объектов радиоэлектроники, но и определяются пути создания с помощью этих технологий «микромашин» и других объектов.
Технология машиностроения в настоящее время развивается исключительно высокими темпами и, являясь базовой наукой нашей цивилизации, немедленно использует все достижения физики, химии, математики, вычислительной техники.
Вопросы для самопроверки:
1. Какие типы машин используются человечеством?
2. Какие виды воздействия, кроме механического, используются для преобразования природных объектов?
3. Какие превращения видов энергии осуществляют применяемые человечеством машины?
4. Какие категории свойств машин, являются существенными при оценке их качества?
5. Какие категории свойств обеспечиваются при изготовлении деталей машин?
6. Почему машины состоят из отдельных деталей?
Образец карты тестового контроля:
1. Какие машины относятся к технологическим:
а). Металлорежущие станки
б). Грузовые автомобили
в). Подъемные краны
2. Какие устройства относятся к категории машин:
а). Паровая турбина
б). Паровой котел
в). Паровой молот
3. Для каких видов превращения энергии не используются машины:
а). Тепловой в механическую
б). Механической в электрическую
в). Электрической в химическую
4. Какие свойства машины относятся к категории экономических:
а). Производительность
б). Удельное потребление топлива
в). Максимальная скорость движения
5. Кто определяет требуемые свойства деталей машины и из каких соображений:
а). Конструктор, исходя из требуемых свойств машины
б). Технолог, исходя из максимальной производительности изготовления машин
в). Экономист, исходя из минимальной себестоимости изготовления деталей
