1. ВСТУП.
1.1.Розвиток машинобудування в країні.
Ми живемо в оточенні машин і так до них звикли, що не можемо уявити собі, як обійтись без цих багаточисленних помічників, які полегшують нашу працю, наше життя. Далеко не завжди ми віддаємо собі звіт в тому, скільки різноманітних машин існує поряд з нами. Тільки деякі з них знаходяться перед нашими очима, а скільки є машин про існування яких ми навіть не здогадуємось.
Що відомо нам про машини, за допомогою яких були виткані тканини, спечений хліб, запаковані консерви, надруковані кноги і журнали! А ці машини зв"язані з іншими – ті, завдяки яким вони з"явились на світ. Кожен рік, кожен день інженери-конструктори працюють над новими машинами, реконструють старі.
Машини розвиваються дуже швидко. Сама людина розвивалась не меньше двох мільйонів років, а вся історія машин складається тільки в два з половиною тисячоліття.
Можливо, першою машиною в сучасному розумінні, був водяний млин, не що інше, як перетворення енергії водяного потока в енергію обертання. Перші млини з"явилися на гірських річках і швидко розповсюдились всюди, де можна було зробити перепону води.
Іншими галузями діяльності людини, в результаті якої виникли машини, було будівництво і водозабеспечення. З"являються пристосування для підйому і переміщення вантажів, принцип дії яких залишився в сучасних вантажопідйомних пристроях і машинах.
Важко визначити час винаходу тих чи інших машин, можливо, що вони винаходились неодноразово. З"явилися машини, які можна назвати пневматичними, тому що вони служили для перетворення не сили, а руху. Їх можна назвати автоматами, походження яких дуже давнє. За допомогою таких автоматів проводились театралізовані і релігійні дійства, поряд з машинами автоматами були і великі, керуючі рухом статуй.
Винахід пневматики зв"язаний з іменем Александрійського механіка Ктесибія. Він винайшов двохциліндровий пожежний насос, водяний годинник, водяний орган, а також аеротрон-воєнну машину, в якій роль упругого тіла відіграє стиснуте повітря.
Згадаємо, що великий математик і механік Архімед, один із самих визначних вчених в історії людства досяг дуже багато. В математиці він винайшов бинегральне числення, набагато випередивши свій час. Він винайшов гвинт, використовував зубчасте колесо, знайшов закон який носить його ім"я, винайшов багато нових машин. Під час осади рідного міста римлянами він винайшов нові військові машини, які надовго затримали набагато сильнішу армію римлян під стінами сиракуз. Але всеж місто пало, і один з римських солдат убив Архімеда. Останніми словами великого вченого були : "Не трогай моих чертежей".
На жаль, до нас дійшло мало відомостей про інженерів давнини і деякі з них залишили написані ними книги, про інших відомі лише імена.
Зараз ми знаємо, що в Древній Греції були дуже поширені військові машини. В Римській імперії були винайдені сільскогосподарські і будівельні машини. В кінці 1 ст. до н.е. римський архітектор Марк Вітрувій Полійон написав "десять книг про архитектуру". Цого твором користувалися півтори тисячі років. Десята книга твору присвячена машинам, і тут дано, мабуть, перше означення машини, "Машина є совокупність з"єднаних разом дерев"яних частин, які мають велику силу для переміщення вантажів".
В арабських країнах велике поширення мало ткацьке виробництво. Перетворення поступального руху в рух обертовий за допомогою педального механізму, використане в конструкції
гончарного круга, зробило кращою якість пряжі і прискорило виробництво. Мабуть біля ІІ ст. до н.е. в Китаї був винайдений станок з рухомими шнурами для підняття і опускання ниток після кожного перельоту човника. Цей станок був освоєний ткачами Середньої Азії. і Близького Сходу.
В Х-ХІ ст. був винайдений годинник. Винахідником годинника називають математика Герберта Орійянського, який завів у Європі "арабські" цифри. Можна сказати, що винахід і виготовлення годинників допомоголо становленню механіки. Очевидно, наприклад, що зубчасті колеса широко поширилися в техніці завдяки винаходу годинника.
Перша універсальна парова машина була винайдена механіком Коливано-Вознисенських заводів Іваном Івановичем Ползуновим.
Важливу роль в механіці машин мав головний механізм парової машини- кривошипно-шатунний механізм, який служить для перетворення зворотньо-поступального руху поршня у рух обертальний.
Парова машина дала можливість стоворити механічний транспорт. Перший локомотив в 1814 році побудував Джордж Стефенсон. У вересні 1810 році була відкрита перша в світі 40-км пасажирська лінія Ліверпуль-Манчестер.
Одночасно проходило і становлення механізованного водного транспорту. В 1818 році перший пароплав перетнув Атлантичний океан. Це була "Саванна", яка мала довжину 30,5 м. і ширину 7,9 м.
В 1822 році англічанин Г.Огль збудував жатку в якій використав принцип зрізки . В 1826 році П.Белл винайшов машину, придатну для збору урожаю.
Розвиток машин з середини минулого століття іде все швидшими темпами. З"являються нові типи машин. В 1879 році механік К. Бенц винайшов двохтактний двигун. Перший автомобіль Бенца був трьохколесним, він мав максимальну швидкість 16 км/год. В той самий рік Готліб Даймлер побудував мотоцикл, на якому встановив малогабаритний двигун власної конструкції. В 1892 році свій перший автомобіль побудував американський механік Генрі Форд. Він організував в детройті великий концерн по виробництву автомобілів і став одним із засновників американської автомобільної промисловості.
З деяким відставанням від автомобіля був винайдений літальний аппарат важчий повітря-аероплан. це було в 90-х роках ХІХ ст.
Перша світова війна переключила машинобудівні заводи на виробництво зброї. Виникають нові військово-транспортні засоби, артилерійськи системи, будують механізми для артилерійських систем. Були винайдені броне-автомобілі, а в 1916 році в бою на річці Соммі англійці вперше використали танки.
Найстарішим із транспортного машинобудування було локомотивобудування. В 1924 році радянський інженер Яков Модестович Гаккель спроектував і побудував перший в світі магістральнийтепловоз, а в 1933 році Кололипський завод почав його серійнийне виробництво.
Авіація в нашій країні швидко досягла по всіх показниках великих успіхів. В 12923 році під керівництвом радянського авіаконструктора Костянтина Александровича Калініна в Харкові був побудований пасажирський літак К-1. В 30-х роках було побудовано велике сімейство літаків АНТ, побудованих під керівництвом авіаконструктора Андрія Миколайовича Туполева, учня Жуковського. На літаку АНТ-25 був вперше здійснений безпосадковий переліт Москва-Північний полюс-Ванкувер (США).
В середині 20-х років під керівництвом Аркадія Дмитровича Швидова був побудований перший авіаційний двигун з водяним охолодженням. Це значно прискорило дальший розвиток авіації.
Сільске господарство в 20-х роках повільно почало механізуватися. Побільшало число тракторів, з"являються машини нових типів. з початку 30-х років Запорізький завод "Комунар" почав випуск комбайнів своєї конструкції. Тоді ж почали діяти Саратовський завод комбайнів і Ростовський завод сільскогосподарських машин, на якому було почато виробництво збиральних комбайнів. З"явились канавокапальні машини для збирання овочів.
Швидкий розвиток машинобудування поставив нові завдання перед металургією : радянські заводи почали виробництво важкої металургічної техніки. Швидкими темпами закінчилась реконструкція Старокраматорського машинобудівного заводу, почав працювати Новокраматорський завод. В 30-х роках на цьому заводі для "Запоріжсталі" був побудований потужний прокатний стан-блюмінг.
30-ті роки – це час швидкого розвитку ковальско-пресового обладнання, без якого було б неможливе масове виробництво машин. в нашій країні в роки перших п"ятирічок кількість пресів і механічних молотів вітчизняного виробництва значно виріс. Був освоєний випуск парових молотів з вагою подаючих частин 1-3 тони і кривошипних пресів до 900 т., а також ножиць для різкі металу, горизонтально-ковальських машин.
Зрозуміло, що для приведення в дію маких потужних машин необхідна була відповідна енергетична база. Основною енергетичною машиною стала турбіна. Так, що в 30-ті роки на Ленінградському металічному заводі була побудована турбіна потужністю 100 МВт.
Механізація в гірській справі швидко розвивалась в роки першої та другої п"ятирічки. Був налагоджений випуск врубових і навалочних насосів, бурових машин. Побудова вугільних комбайнів була великим кроком вперед. Практично до 40-х років радянська вугільна промисловість за рівнем механізації зайняла перше місце в світі.
Виробництво будівельних і дорожних машин в значній мірі були поставлені в перші роки п2ятирічки. Вітчизняні заводи освоїли виробництво бетонометалів, розчинометалів і почали серійний випуск екскаваторів.
В кінці першої п"ятирічки на будівництві з"явились стрічкові транспортери, спочатку імпортного, а потім і вітчизняного виробництва. На багатьох заводах освоїли виробництво пневмотичних компресорів, що дозволило підвищити рівень механізації важких робіт і забезпечити їх безпечність.
Структура машин і механізмів в 30-40-ві роки має деякі зміни :
в якості структурних елементів, в їх склад поряд з жорсткими і гручкими елементами починають входити рідкі, газоподібні, електромагнитні, а потім і електронні елементи.
Друга світова війна внесла значні корективи в розвиток машинобудування, інженерна думка працювала в основному в напрямку вдосконалення мехніки для ведення війни, але разом з тим вона не з меньшим успіхом використовувалась у мирній праці.
В 70-х роках в нашій країні була побудована машина для діагностики вроджених пороків серця. Вона працювала за методом порівняння того, що закладено було в її пам"ять, з данними, одержаними при обстеженні хворого. З цієї машини почалось використання ЕОМ в медицинській практиці.
В повоєнні роки значні зміни відбулися в авіації :
поршневі двигуни поступилися місцем реактивним, що дало можливість підняти паралельну висоту польотів до 35 км., швидкість польоту до 25 тис. км/год. Звичайно що при цьому змінювався не тільки двигун, а і весь літак. Поряд з реактивними і турбореактивними почали використовувати і турбогвинтові, високоекономічні і надійні. в 50-х роках був збудований перший турбогвинтовий двигун, який зайняв одне з перших місць в громадській авіації. Тоді ж почався серійний випуск турбореактивного лайнера Ту-104 конструкції Туполева. цей лайнер на висоті 10 км розвивав швидкість 800 км/год.
В 60-ті роки колектив під керівництвом Олега Костянтиновича Антонова збудував самий великий в світі транспортний літак АН-22 ("Антей") – цільнометалічний моноплан з високодинамічним крилом, на якому встановили чотири турбогвинтові двигуни. Звичайно, управління такими гігантами можливе лише при дуже високому рівні автоматизації.
Зросли габарити і енергетичних машин. в кінці 50-х років в Харкові були спорудженні парові турбіни потужністю 100МВт. Ці турбіни успішно пропрацювали на вітчизняних теплових електростанціях. В 70-х роках потужність парових турбін в одному агрегаті збільшилась в 15 раз.
Росте також потужнисть гідротурбін, при цьому бачимо тенденцію до зниження ваги і одночасно до підвищення техніко-економічних показників машин. Вже в 70-ті роки потужність гідравлічних турбін була 600МВт в агрегаті.
В середині століття були винайдені машини, за допомогою яких людина вийшла в космос. Перший радянський штучний спутник Землі,перший політ людини в космос свідчили про те, що можливості машин ще не вичерпані.
Тільки три десятиліття потому в США був виданий патент на автомат, який вперше назвали прромисловим роботом. Тепер Японія перша країна по виробництву промислових роботів.
В нашій країні збудовані роботи як універсального так і спеціалізованного використання. Сім"я роботів і маніпуляторів періодично поповнюються новими зразками. Лише декілька десятків років відокремлює нас від того часу, коли на місяці почала працювати радянська космічна станція, яка мала змогу дослідити супутник Землі завдяки системі штучного зору. В 1970 році на Місяць був закинутий автоматичний міжпланетний радянський самохідний аппарат "Луноход-1", який мав шассі високої прохідності і приймав команди із Землі. Через 3 роки вже почав працювати "Луноход-2"-автоматичний аппарат з цілим рядом удосконалень.
Взагалі ж машини автоматичної дії -це машини майбутнього. Поступово вони освоюють все більше і більше функцій людини і живого організму. Очевидно з їх допомогою будуть вирішені не тільки спеціальні завдання машинної техніки, а і важливе і спільне багатьма галузями промисловості завдання - механізація важких
робот.
2. ТЕОРИТИЧНА ЧАСТИНА.
2.1. Призначення, галузь використання, позитивн і якості та недоліки механізмів ; метеріал що використовується для виготовлення деталей механізмів.
Механізмом називають сукупність рухливо поєднаних тіл (ланок), які здійснюють під дією докладених зусиль певні доцільні рухи. Рухомі ланки, що утворюють механізм, поєднані між собою кінематичними парами і нерухомою ланкою. Робота механізму пов"язана або з передачею енергії з одного вала на інший і зміною кутових швидкостей (зубчаста, ремінна, ланцюгова та іншіпередачі), або з перетворенням одного виду механічного руху в інший, наприклад обертального у зворотно-поступальний, і навпаки (кривошипно-шатунний, кулачковий та інші механізми).
Основне призначення механізмів перетворення руху – перетворення обного виду механічного руху в інший. Найчастіше це перетворення обертального руху в поступальний, рідше навпаки (інколи для інших видів перетворення руху).
Основні види механізмів перетворення руху :
1. Ексцентриковий механізм.
2. Кулачковий механізм.
3. Кулісний механізм.
4. Храповий механізм.
5. Реечний механізм.
6. Механізм гвинт-гайка.
Всі зазначені вище механізми використовуються майже в кожній сфері діяльності людини. Важко перерахувати всі галузі діяльності людини в який застосовуються механізми перетворення руху, це і машинобудування, і приладобудування, авіаційна та автомобільна промисловість та інші, і навіть така високотехнологічна галузь як космічна промисловість. Але найширше застосування ці механізми отримали в верстатобудуванні. зараз нема жодного верстата, в якому не був би застосований хоч один з механізмів перетворення руху.
Якщо казати про недоліки механізмів, то основним з них є досить складна побудова цих механізмів, та складне виготовлення деталей цих мехханізмів. Довгостроковість та якість цих механізмів має пряму залежність від довгостроковості і якості роботи кожного з елементів механізму і якщо хоч один з елементів механізму втрачає свої початкові параметри, то і весь механізм починає працювати з відхиленням від норми, або перестає працювати взагалі. Кожна з частин механізму має складну форму і процес виготовлення коштує чималі кошти. Також не аби яке значення має досить дороге і працеємне обслуговування цих механізмів під час роботи. Саме тому ремонт деталей цих механізмів коштує часто дорожче, ніж виготовлення нових, тому в кожному конкретному випадку судять про доцільність і метод ремонту. До недоліків цих механізмів можно також віднести відносну дорожнечу матеріалів з яких вини виготовляються. Але якими не булиб недоліки механізмів перетворення руху, замінити їх іншими механізмами не має можливості. І саме в цьому є їх головний недолік. Але якщо викрислити ці механізми з побудови обладнання та машин, в яких вони використовуються, останні просто втратять свою працездатність.
Що стосується матеріалів, з яких виготовляються деталі механізмів, то перелік цих матеріалів досить значний, тому зазначимо лише основні із них :
а) Механізм гвинт-гайка.
Гвинти звичайно виготовляють з середньовуглецевих марок (У10 і У12) або інструментальних марок (45 і 50) сталей; гайки – з олов"янистих бронз (Бр.ОНФ 10-1-1 або Бр.ОЦС 4-4-17) або атифрикційного чавуну (АЧК-1, АЧК-2).
б) Реечний механізм.
Як зубчасте колесо так і зубчаста рейка виготовляється з різноманітних матеріалів, як із сталей так і чавунів. Ось деякі з них :
Чавуни
- сірий (СЧ 30-35)
- високоміцний (ВЧ 50-100)
- ковкий (КЧ 45-80)
Сталі
- середньовуглецеві та високовуглецеві конструкційні (30-85)
- низьковуглецеві леговані (15Х, 15ХА,20Х,20ХН3А)
- середньовуглецеві леговані (30ХН3А, 40Х, 40ХН, 45ХН)
в) Храповий механізм.
Храповик та собачка в храповому механізмі виготовляються з тих же матеріалів що і деталі реечного механізму. Диск, осі та важелі найчастіше виготовляють з середньовуглецевих легованих сталей (30ХН3А, 40Х, 40ХН, 45ХН), а також високовуглецевої сталі конструкційної сталі (60-85).
г) Кулісний механізм.
Серги, кулісний камінь та куліса найчастіше виготовляються зі середньовуглецевої легованої сталі (30ХН3А, 40Х, 40ХН, 45ХН) та сталей 55Г, 60Г2, 65С2ВА. Зубчасте колесо зі сталей зазначених в п. б.
д) Кулачковий механізм.
Кулачок найчастіше виготовляють з високовуглецевої конструкційної сталі (60-85), та низьковуглецевої легованої сталі (15Х, 15ХА, 20Х, 20ХН3А). Ролик або наконечник на кінці штовхача виготовляють з матеріалів зазначених вище, а також середньовуглецевих конструкційних сталей (30-58).
е) Ексцентриковий механізм.
Ексцентрик та ролик найчастішевиготовляють із сталей зазначених в п. д.
2.2.
2.2.1. Ексцентриковий механізм.
В ексцентриковому механізмі (мал.1), ексцентрик 7 становить собою круглий диск, вісь якого зміщена відносно осі обертання вала, на якому він закріплений. Коли вал 8 обертається, ексцентрик 7 впливає на ролик 9, переміщуючи його і пов"язаний з ним стержень 10вгору. До низу ролик повертається пружиною 11. Отже, обертальний рух вала 8 перетворюється ексцентриковим механізмом у поступальний рух стержня 10.
2.2.2. Кулачковий механізм.
Кулачковий механізм широко застосовується у верстатах-автоматах та інших машинах для здійснення автоматичного циклу роботи; вони можуть бути з дисковими циліндричним і торцевим кулачками. Показаний на мал. 2 в механізм становить собою кулачок 12, який має на торці канавку 13 складної форми; у канавку поміщено ролик 14, з"єднанийз повзуном 15 стержнем 16. В результаті обертання кулачка 12 (на різних його ділянках) повзун 15 рухається з різними швидкостями прямолінейно зворотно-поступально.
2.2.3. Кулісний механізм.
Кулісний механізм широко застосовується, наприклад, у поперечно-стругальних і довбальних верстатів. Показаний на мал. 3 повзун 17, на якому закріплено супорт з ріжучим інструментом. щарнірно пов"язана за допомогою серги 18 куліса 20, яка коливається праворуч і ліворуч. Знизу вона закріплена в шарнірному з"єднанні 22 й обертається навколо цієї осі під час коливання. Коливається куліса в результаті зворотно-поступальних переміщень в її пазу так званого кулісного каменя 21. який одержує рух від з"єднаного з ним зубчастого колеса 19. яке називається колесом, закріпленим на ведучому валу. Швидкість обертального руху кулісного колеса регулюється коробкою
29-04-2015, 04:05