ОМД: краткий исторический экскурс, основы и тенденции развития: Методические указания по курсу ''История развития машиностроения'' для студентов специальности 1204 ''Машины и технология обработки металлов давлением''

Ю.А. Курганова

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

ОМД: краткий исторический экскурс, основы и тенденции развития По курсу «История развития машиностроения»

Ульяновск 2005

1

Федеральное агентство по образованию Ульяновский государственный технический университет

Ю. А. Курганова

ОМД: краткий исторический экскурс, основы и тенденции развития

Методические указания для студентов специальности 1204 «Машины и технология обработки металлов давлением»

Ульяновск 2005

2

УДК 621(09)(076) ББК 34я7 К93 Одобрено секцией методических пособий государственного технического университета методических указаний

Ульяновского в качестве

Рецензенты: технический директор ООО «Пластметпроект» С. М. Куркалов; канд. техн. наук, доцент В. Н. Кокорин.

К93

Курганова, Ю. А. ОМД: краткий исторический экскурс, основы и тенденции развития : методические указания по курсу «История развития машиностроения» для студентов специальности 1204 «Машины и технология обработки металлов давлением». – Ульяновск : УлГТУ, 2005. – 41 с. Пособие предназначено для студентов машиностроительных факультетов, специализирующихся в области обработки металлов давлением. В нем изложены основные исторические моменты развития машиностроения, включая первобытные машины и механизмы. Отмечены ключевые события, касающиеся эволюции машиностроения. Приведен состав, классификация, основные направления развития современной машиностроительной промышленности, а также приведена методика разработки новшеств техники и применения. Озвучено место инженера – представлена целесообразность их машиностроителя в современном обществе. В издании отражена политика развития машиностроения, дан перечень рекомендуемой литературы. Компьютерный набор выполнен Ю. А. Кургановой. Под редакцией канд. техн. наук В. Н. Таловерова.

УДК 621(09)(076) ББК 34я7

© Курганова Ю. А., 2005 © Оформление. УлГТУ, 2005

3

ОГЛАВЛЕНИЕ ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………………... 5 1. Первые шаги человечества по пути создания машин…………….. 7 2. Кузнец в представлениях мифологии……………………………… 9 3. Формирование учения о механике и механизмах………………… 12 4. Механизмы и машины средневековья…………………………… 13 5. Мануфактурный период развития…………………………………. 15 6. Развитие машинной индустрии в период промышленной революции ХVIII-ХIХ вв..………………………………………………16 7. Специфика развития ОМД и машиностроения России и СССР.…….19 8. Современные машины ОМД, пути создания и принципы совершенствования..…………………………………………………….17 9. Качество машин и продукции, как показатель развития машиностроения .………………………………………………………..26 10. Тенденции развития ОМД на современном историческом этапе...…29 ИНЖЕНЕР В МАШИНОСТРОЕНИИ………………………………………….31 ПОЛИТИКА РАЗВИТИЯ ОТРАСЛИ …………………………………………32 Контрольные вопросы………………………………………………………… 34 Указатель дат и периодов ……………………………………………………. 35 Алфавитный указатель имен ………………………………………………… 39 Библиографический список…………………………………………………… 40

ВВЕДЕНИЕ

4

Машиностроение - огромная область производства, которая создает машины, оборудование, аппараты, приборы, механизмы, вычислительную технику, транспортные средства; одним словом почти все, что применяется повсеместно. Продуктом конечной стадии машиностроения является изделие (станок, пресс, трактор, вертолет и т.д.) или детали изделия (колесо, руль, вал и т.д.). Машиностроение включает также металлообработку, ремонт машин и оборудования. Машины окружают нас повсюду, с их помощью поддерживаются привычные условия жизни: подается вода, электроэнергия, тепло; производятся продукты питания, предметы одежды и обихода. Жизнь человека трудно представиться без машин, они являются помощниками, а иногда и заменяют человеческий труд. Диапазон изделий весьма широк: от пружины часов или микроэлектронной схемы, которые весят малые доли грамма, до роторов мощных турбин и супертанкеров, масса которых составляет сотни тонн. Машиностроение отличается от других отраслей промышленности рядом особенностей, которые имеют влияние на географию его размещения. Важным является наличие общественной потребности в продукции, квалифицированных трудовых ресурсов, собственного производства или возможности поставки конструкционных материалов и энергомощностей. Таким образом, научно-технический прогресс материализуется через продукцию машиностроения, следовательно, экономическим назначением продукции машиностроения является облегчение труда и повышение производительности. Конструктивно-технологическая сложность продукции машиностроения требует квалифицированной и разнообразной по профессиям рабочей силы. В настоящее время машиностроение состоит из ряда самостоятельных отраслей (станкостроение, приборостроение, самолето - вертолетостроение, кузнечно-штамповочное производство, электроника и т.д). Всего машиностроительный комплекс насчитывает около 1650 крупных и средних предприятий с численностью работающих более 22 миллионов человек. В зависимости от того, на какой рынок ориентирована продукция, выпускаемая предприятиями, их условно классифицируют на следующие группы (по материалам совещания в Минпромнауки РФ, 28 февраля 2003г): 1. Группа отраслей инвестиционного машиностроения (тяжелое, энергетическое, транспортное, химическое, нефтяное, строительнодорожное машиностроение), развитие которых определяется инвестиционной активностью топливно-энергетического комплекса. 2. Группа предприятий тракторного и сельскохозяйственного машиностроения, машиностроения для перерабатывающих отраслей агропромышленного комплекса и предприятий легкой промышленности, зависящих от платежеспособности

5

3.

4.

сельхозпроизводителей и переработчиков сельскохозяйственной продукции, а также частично от спроса населения. Электроника, приборостроение, станкостроение – группа наукоемких отраслей, так называемых комплектующих, развивающихся вслед за потребностями всех иных отраслей промышленности, включая и само машиностроение. Автомобильная промышленность, выпуск продукции которой ориентирован на спрос конечных потребителей, а также на нужды предприятий и фирм.

Машиностроительный комплекс - крупнейший из промышленных комплексов, на его долю приходится почти 20 % производимой продукции и всех работающих. С точки зрения трудоемкости машиностроительный комплекс характеризуется большими затратами и очень высокой квалификацией труда. К чрезвычайно трудоемким можно отнести следующие направления машиностроительной промышленности: авиационную, станкостроение и станкоинструментальную, электронику и область точных приборов, ракето-космическую, автомобилестроительную и судостроение. По металло-, трудо- и энергоемкости принято выделять тяжелое, общее, среднее машиностроение и приборостроение. Отрасли тяжелого машиностроения отличаются большим потреблением металла и обеспечивают машинами и оборудованием предприятия металлургического, топливно-энергетического, горнодобывающего комплексов, подъемнотранспортного, атомного и полиграфического машиностроения, а также котлостроение и турбостроение. Общее машиностроение характеризуется средними нормами потребления металла, энергии и имеет невысокую трудоемкость. Это транспортное (без автостроения) производство, производство технологического оборудования и строительства, сельскохозяйственное машиностроение (без тракторостроения). Среднее машиностроение – производство машин, тракторов, станков. Наименьшая металлоемкость, наибольшая трудоемкость и потребность в высококвалифицированных кадрах характерна для приборостроения. Это группа отраслей по производству точных машин, механизмов, приборов, инструментов. Современная структура машиностроительных предприятий есть результат исторических условий формирования отдельных предприятий и всей машиностроительной промышленности в целом. Первый автомобиль, молот, пресс, станок звучит как придание, исторический факт, ставший легендой. История развития машиностроения своими корнями уходит в далекое прошлое.

6

1. Первые шаги человечества по пути создания машин Сотни тысяч лет назад, когда человек жил в условиях каменного века, ударив камнем о камень, он получил острые кромки, которые сумел применить с большой пользой. Человек приспосабливает это орудие для разных работ, именно тогда и появляется подобие ножу. Период, когда человек создает первичные орудия, используя камень, дерево, кости животных и рыб, длится 800-900 тысяч лет и называется эпохой раннего палеолита. В XII-VII тысячелетиях до нашей эры (эпоха мезолита) начинают появляться механизмы, имеющие источник энергии, например лук со стрелой, или приспособление для добычи огня (состоит из палочки с заостренными концами и ременной тетивы, охватывающей палочку петлей). Следующим периодом развития человечества считается эпоха неолита (VIIIII тысячелетия до нашей эры). В этот период появляются такие механизмы, как зернотерка, жернова, гончарный круг, ткацкий станок. Эта первичная техника свидетельствует о том, что охотничьи и пастушьи племена переходят на оседлый образ жизни и начинают заниматься земледелием. Крупнейшим изобретением этого времени является сверление, применявшееся как для добычи огня, так и для изготовления орудий. Для усиления действия сверла использовался песок и вода. Затем человек стал применять для сверления пустотелую кость и, наконец, изобрел специальные сверлильные снаряды. В результате значительного расхода камня поверхностные запасы его стали истощаться, приходилось применять другие виды горных пород (графит, нефрит и т.д.), а также перешли к добыче камня из недр земли, что в свою очередь способствовало развитию горного дела. Когда точно человек познакомился с самородными металлами медью и золотом сказать сложно. Наиболее древние изделия, найденные археологами, были изготовлены около 8000 лет назад. Самый древний район обработки меди, датированный IV-III тысячелетием до нашей эры, был обнаружен в районе современной Молдовы и Украины, по берегам рек Днепра и Днестра. Исследования находок подтверждают, что в начале первобытный человек не знал способа плавки самородной меди и в основном применял ковку. Для защиты от зверей и врагов, а также для охоты и обработки земли первобытный человек ковкой изготавливал орудие. Простейшими инструментами и оборудованием для ковки были молоток, клещи, наковальня и горн. Из меди древние люди с помощью каменных орудий мастерили рыболовные снасти, крючки, ножи, шильца и другие предметы быта. Места обработки меди были найдены и в Карелии и в районах Казахстана, Якутии, на Урале и Алтае. Основными центрами добычи золота в древности считаются Верхний Египет, Нубия, Испания, Колхида (Кавказ); имеются сведения о добыче Благородных металлов и на Американском континенте (Центральная и Южная Америка) и в Азии (Индия, Алтай, Казахстан, Китай).

7

В это же время человек знакомится с метеоритным железом, а в III тысячелетии до нашей эры племена, жившие на территории Кавказа, уже получали кричное железо из озерных и болотных руд путем прямого восстановления. Так зародилась металлургия - искусство извлечения металлов из руд. Вскоре люди научились выплавлять серебро, олово, свинец. Хотя добывать медь было сравнительно легко, и она хорошо обрабатывалась, изделия из нее не годились для изготовления инструментов, были слишком мягкими. Поэтому из чистого металла чаще изготавливали украшения и предметы домашнего обихода. Тогда люди стали смешивать металлы между собой. Методом подбора был получен сплав меди с оловом – бронза, который оказался тверже и прочнее, чем простая медь. И бронза пришла на смену камню. Наступил бронзовый век. Металлургия и металлообработка бронзового века зародилась в первых крупных культурных центрах древности – в долинах Тигра, Евфрата, а также Нила. Считается, что в Египте бронзовые изделия стали изготавливать в начале второго тысячелетия до нашей эры. Благодаря торговле бронзу узнали и другие народы, очаги бронзовой культуры возникали и развивались во многих уголках древнего мира. Из бронзового века до нас дошло немало изделий: инструменты, украшения посуда, которые и сегодня можно увидеть в музеях и на выставках. Главные преимущества бронзы заключаются в лучших литейных свойствах, большей твердости и прочности. Если медное оружие в основном ковалось, то бронзовое отливалось, что имело большое значение, т.е. это открывало возможность массового производства. Раскопки позволили обнаружить жилища ремесленников и мастерские с инструментами. Уже в это время были освоены и виртуозно применялись такие приемы как чеканка, выколотка, инкрустация, высечка и др. Наряду с бронзой люди все чаще стали использовать железо. Первые железные изделия, датированные концом бронзового века, были найдены на Урале. Около 1500 года до нашей эры много железа было в Закавказье у легендарного народа халибов. По сравнению с медью железные руды встречались гораздо чаще, а значит, были дешевле. Орудия труда, изготовленные из железа, намного ускоряли и облегчали труд. Изготовление предметов быта и оружия производилось не только для своих потребностей, но и для торговли. Найденные в раскопках предметы отличаются высокой техникой исполнения, сложнейшими приемами и уникальностью подходов. Железо окончательно вытеснило каменные орудия. Таким образом, постепенно наступает последний период первобытной эпохи – железный век. Железо относится к самым распространенным элементам, оно сравнительно легко выплавляется из руд и минералов. Чистое железо – блестящий серебристый металл. Он легко режется, куется, прокатывается. Распространено железо больше в состоянии сплавов. Наибольшее признание получили сплавы железа с углеродом – стали и чугуны.

8

Общепризнан вклад в распространении железа за кельтами. Иберийские кельты, населявшие восточную Галлию, западную и среднюю Германию, Шотландию на Севере и теперешнюю Польшу на Востоке, овладели мастерством обработки железа и прославились своей сталью. В Китае железный век начался позже, чем в других странах, Но из железной руды здесь выплавляли чугун, из которого потом выплавляли сталь. Литейная техника там раньше достигла высокого совершенства (чугунный колокол высотой 4 м и диаметром 3 м, весом почти 60 т был отлит в Китае примерно в 1000 г. н.э.) Впечатляющие шедевры были созданы металлургами древней Индии. В Дели и сейчас стоит знаменитая Кутубская колонна, весом 6 т, высотой 7,5 м и диаметром 40 см. Она сооружена из отдельных криц, сваренных в кузнечном горне, до сих пор на ней не замечено ржавчины, колонна сделана в 380-330 гг. до нашей эры. Имеется информация о находке в Югославии пары железных шпор, которые пролежали в сухом песчаном грунте 2200 лет. Активно использовались все известные металлы и сплавы. Таким образом, кузнецы стали основоположниками металлообработки и металлургии. Человечество совершенствует существующие и изобретает новые приспособления и механизмы с целью облегчения труда. В начале первого тысячелетия до нашей эры при усовершенствовании жернов получают мельницу, приводимую в движение животными, и простейший токарный станок, а это уже машины. Итак, машина – это механизм, придуманный человеком, для того чтобы выполнять полезную работу. В это же время древние греки при создании военных машин начинают использовать силу упругости, создавая катапульты, способные кидать камни весом до 25 килограмм на расстояние до 400м. Знаменитый древнегреческий математик и механик Архимед в 287-212 годах до нашей эры изобретает винт, на основе которого строит винтовой насос для подъема воды. Орудия совершенствовались и специализировались, но производить их мог далеко не каждый. За умение и мастерство таких людей уважали и ценили. До наших дней дошли мифы, отражающие отношение к кузнецам. 2. Кузнец в представлениях мифологии Кузнечное ремесло было известно с древних времен и всегда весьма почитаемо. Все, что делали кузнецы, было долговечным, нужным и красивым. От кузнечного дела в последствии сформировались многие ремесла, а затем и производства: литейное, прокатное, термическое, механообрабатывающее и даже ювелирное. У многих народов мира существуют мифы, легенды и сказания о Богах огня и кузнечного ремесла.

9

Мифы Азии Древнейшие цивилизации Азии, например, населявшие в 4-3 тысячелетиях до нашей эры. Сирию, Финикию, Палестину, представляли образ кузнеца в качестве демиурга, т.е. вселенского создателя, а иногда верховного божества или его ближайшего помощника. Имя одного из главных богов - КУСАР-И-ХУСАС (умелый и мудрый). Кусар-и - Хусас имеет мастерскую кузницу на острове Крит или Египет. В поздней финикийской космогонии этот бог имеет имя Хусар и является создателем космоса, неба и земли. В Грузии известен бог- кузнец ПИРКУШИ (сумрачнолицый). Он долго томился в плену у злых духов-дэвов, для которых ковал оружие, золотые и серебряные чаши и вещи. Позднее он был освобожден небесным посланцем, для которого бог-кузнец обещал сделать колокол. Пиркуши изготавливал пивоваренные чаны, кубки, чаши. В мифологии алан, древних предков современных осетин, был бог КУРДАЛАГОН (кузнец-алан), который ковал доспехи, чинил черепа героям и закалял некоторых из них, делая их непобедимыми. Курдалагон жил и на небе, и в стране мертвых, где подковывал мертвых лошадей, чтобы они могли путешествовать в преисподней. В этих мифах кузнец – это посредник между божественным небесным миром и подземным миром мертвых. В индийской мифологии творец Вселенной, божественный созидатель ВИШВАКАРМАН является мудрецом, создателем земли и неба, повелителем речи. Одновременно он выступает в качестве плотника, ваятеля и кузнеца. Иранская мифология хранит имя КАВА кузнеца, но не бога, а скорее героя. Он поднял восстание против тирана и повел за собой народ. Знаменем восставших Кава сделал свой кожаный кузнечный фартук, ставший затем знаменем династии Кейянидов. По свидетельству великого Бируни, в честь победы Кавы был установлен праздник плодородия МЕХРГАН. В мифологии Дагомеи (Бенин) известен пятый сын верховного бога Маву - Лиза, кузнец и воин ГУ. Он одновременно бог и войны, и железа, и кузнечного ремесла. Головы у него нет, шея заканчивается мечом, а туловище - каменное. Гу вместе с Маву участвует в сотворении мира. Мифы Европы Наиболее колоритная фигура древнегреческой мифологии – бог ГЕФЕСТ. Гефест, сын Зевса и Геры, бог огня, бог – кузнец, с которым никто не может сравниться в искусстве ковать, родился на Олимпе слабым и хромым ребенком. В гнев пришла великая Гера, когда ей показали некрасивого, хилого сына. Она схватила его и сбросила с Олимпа на далекую землю. Долго несся по воздуху несчастный ребенок и упал, наконец, в волны безбрежного моря. Сжалились над ним морские богини – Эвринома, дочь великого Океана, и Фетида, дочь вещего морского старца Нерея, мать Ахилла. Они подняли упавшего в море маленького Гефеста и унесли с собой

10

глубоко под воды седого Океана. Там, в лазурном гроте, взрастили и воспитали они Гефеста. Вырос бог Гефест некрасивым, хромым, но с могучими руками, широкой грудью и мускулистой шеей. Каким он был дивным мастером в своем кузнечном ремесле! Много выковал он великолепных украшений из золота и серебра. Он долго хранил в сердце гнев на свою мать, богиню Геру, и, наконец, решил отомстить ей за то, что она сбросила его с Олимпа. Он выковал золотое кресло необыкновенной красоты и послал его на Олимп своей матери. В восторг пришла жена громовержца Зевса, увидев чудесный подарок. Действительно, только царица богов и людей могла сидеть в кресле такой необычайной красоты. Но лишь только Гера села в кресло, как обвили ее несокрушимые путы, и она оказалась прикованной к креслу. Бросились боги ей на помощь. Напрасно: никто из них не мог освободить царицу Геру. Боги поняли, что только Гефест, выковавший кресло, может освободить свою мать. Тот час послали они Гермеса за богом- кузнецом. Мигом помчался Гермес на край света, к берегам Океана и явился в грот, где работал Гефест. Долго просил он Гефеста идти с ним на высокий Олимп, чтобы освободить царицу Геру, но наотрез отказался бог-кузнец. Он помнил зло, которое причинила ему мать. На помощь Гермесу явился бог вина Дионис. С громким смехом поднес он Гефесту чашу благовонного вина, потом другую, а за ней еще и еще. Охмелел Гефест, теперь с ним можно было делать все и вести куда угодно. Гермес и Дионис посадили Гефеста на осла и повезли на Олимп. Гефест уже не помнил обиды и в один миг освободил свою мать. Гефест остался жить на Олимпе. Он много трудился, построил себе дворец из золота серебра и бронзы. Там же находилась кузница Гефеста с двенадцатью горнами, где он проводил большую часть времени. В помощь себе он выковал золотых механических служанок, которые были говорящими и слушались мастера, выковал треножники на золотых колесах, которые катились по его приказу. Посередине кузницы стояла громадная наковальня, в углу находился горн с пылающим огнем и мехи, которые приводились в движение не руками, а словом. Скажет Гефест, и работают мехи, раздувая в горне ярко пышущее пламя. У финнов и корелов известен бог-демиург ИЛЬМАРИНЕН – кователь небесного железа. В Литве божественным кузнецом был ТЕЛЯВЕЛЬ. В ирландской мифологии известен кузнец КУЛАНИ. Мифы и легенды разных стран позволяют выделить основные особенности образа кузнеца: - кузнец в большинстве случаев предстает в качестве демиурга или культурного героя; - внешне кузнец, как правило, невзрачен: хром, мал ростом, уродлив;

11

- он кует разнообразные вещи, орудия труда, оружие, предметы быта, строит дворцы, художественные изделия, диковинные вещи, механизмы; - кузнец закаляет героев в металле; - кузнец не ограничен в своей деятельности и выступает как «божественный мастер», выковывает небесные светила, модель мира в металле; - кузнец неуязвим; - кузнец связан с небесным огнем и обитает в основном на небе; - иногда кузнец является воплощением зла. Это отрицательное начало связано с подземным миром, с поисками руды (а царство тьмы находится под землей). Поэтому кузнец пребывает и в нижнем мире. Из нижнего мира кузнеца вызывают небесные Боги. Таким образом, кузнец выполняет функции посредника между небесами и подземным царством, между низом и верхом. В отношении к нему всегда чувствуется большое уважение, преклонение и даже иногда страх перед возможностями его умения и труда. 3. Формирование учения о механике и механизмах Общественное разделение труда, натуральный обмен и войны приводят к возникновению частной собственности. Развивается и совершенствуется обработка металлов. Появляются новые и усовершенствуются уже применяемые машины и механизмы. Общество развивается достаточно интенсивно, появляется потребность обобщения всех достижений. Требуется описание и создание учений. Выделяются первые ученые. Наиболее яркими являются: Древнегреческий математик и механик Архимед, который объяснил принцип действия «простых машин», начиная с наиболее элементарной – рычага. Именно Архимеду приписывают знаменитое высказывание: «Дайте мне точку опоры, и я поверну землю». Существует мнение, что изобретение зубчатого колеса также принадлежит ему. Сохранился его огромный вклад в математику, механику, физику. Ктесибий (II-I вв. до нашей эры) изобрел счетчик оборотов, явившийся прообразом современного спидометра; водяные часы и поршневой насос, подъемную машину на сжатом воздухе – прообраз компрессора. Герон Александрийский (I в. до нашей эры) изобрел реактивную турбину. Он написал несколько трудов, в которых обобщил опыт создания машин и механизмов. Римский инженер и архитектор Марк Витрувий Поллион (конец I в. до нашей эры) написал руководство «Десять книг об архитектуре», которым в последствии пользовались полторы тысячи лет. Очень много информации в этом труде посвящено машинам, описан опыт, накопленный в Греции и

12

других странах по проектированию машин. Поллион первым дал определение машины: «сочетание соединенных вместе частей, обладающих огромными силами для передвижения тяжестей». Первыми механическими изобретениями римлян были земледельческие машины. В произведениях Катона Старшего (234-149 до н.э.), посвященных сельскому хозяйству, упоминается о масле – и винодельческих прессах. Одним из изобретателей механических часов считают бенедиктинского монаха Герберта из Орильяка. Начиная с ХIII в. развитие ускоряется. Появляются новые схемы механизмов, потребность в их систематизации и описании. Георг Агрикола (1494-1555) создает фундаментальный труд, первые шесть томов которого, посвящены горному делу; седьмой – способам опытной плавки руд для определения содержания металлов; восьмой – обогащение и подготовка руд к переработке; в девятом описаны способы выплавки; десятом – методы разделения; одиннадцатый содержал подробные сведения о металлургическом оборудовании, а двенадцатый - описание процессов получения соды, селитры, соли, битума и стекла. Работа ознаменовала рождение научной металлургии. Отличалась четкостью и ясностью описания технологических процессов и оборудования и была иллюстрирована 292 гравюрами на дереве. Саксонский инженер Якоб Леупольд (1674-1727) систематизировал накопленные к тому времени знания в десяти томах книги «Театр машин». Он дал более широкое определение машины: «Машина или приспособление, есть искусственное произведение, при помощи которого могут осуществляться движения, а также экономиться время и сила». Первые русские кузнецы Марк Васильевич Сидоров и оружейник Василий Антонович Пастухов уже в начале XIX в. применяли процесс горячей штамповки железа. Отдельные представления и теории описываются и объединяются, формируется наука. И в годы позднего средневековья в учебных заведениях начинают преподавать основы механики, как науки о строении и принципах работы механизмов и машин. В Оксфордском, Парижском и некоторых других учебных заведениях начинают уделять все большее внимание преподаванию математики в связи с тем, что она необходима для сооружения машин. Чернов Д. К. и Губкин И. являются создателями современной теории обработки металлов давлением и теории кузнечных машин. Наука возникает и развивается во взаимосвязи с производством. Контроль технологических процессов, стремление усовершенствовать их – это и стимул развития, и ближайшая, непосредственная цель науки. 4. Механизмы и машины средневековья

13

Во множестве появляются ветряные мельницы. Последние оказались более удобными, чем водное колесо: для работы требовался только ветер, который бывает везде. В XII-XIII вв. появляются железоделательные мельницы, мельницы для распиливания деревьев, изготовления бумаги и производства сукна. Начиная с XIII в. развитие машин ускоряется, появляются новые схемы механизмов, например с вертикальным барабаном лебедки, с тормозом, начинается употребление винтовых домкратов. В 1280 году в Европе начинает использоваться прядильное колесо, изобретенное, скорее всего в Индии, но имеющее привод бесконечной ленты. В 1440 году изобретается маховое колесо. В начале XIV века появилась артиллерия. Начинается совершенствование военных машин. Машины становятся активными помощниками человека. Использование открытий резко увеличивает производительность. Появляется необходимость внедрения патентов на изобретения. В Англии патент введен в 1623 году, во Франции в 1791, России – 1812, Голландии – 1817, Испании и Австрии – 1820 году. Средневековье стало периодом расцвета многих ремесел, связанных с металлообработкой. Кузнецы, жестянщики, литейщики, лудильщики приобретают богатый опыт в обращении с металлами. Начинается специализация по отдельным металлам и видам изделий. Предметы, сохранившиеся до наших дней, свидетельствуют о высоком искусстве и больших технических возможностях мастеров средневековья. На протяжении всего средневековья кузнецы считаются самой почетной и уважаемой категорией ремесленников. Развиваются новые и совершенствуются известные способы добычи и обработки металлов. В Туле с разрешения Петра I кузнец Никита Демидов (Антуфьев) строит «железный завод», ставший первым в длинном списке заводов, основанных Демидовыми в Туле, на Урале и Алтае. По техническому уровню завод отвечал самым высоким требованиям своего времени. Продукция пользовалась большим спросом не только в отечестве, но и во многих других странах. Широко используется деформация металла в нагретом состоянии. Применяются и не традиционные методы. Чтобы получить особенно хорошую сталь, закапывали железные полосы в землю, с тем чтобы они частично проржавели, а затем оставшийся металл проковывали (обычно железные изделия в то время были всегда неоднородны: состояли из мягкого железа (феррита) и собственно стали; ржавчина разрушала в первую очередь мягкое железо, так что описанный метод кельт иберских кузнецов позволял получить более однородную и твердую сталь). Наряду с железными материалами продолжали бурно осваиваться и остальные. Широко используется бронзовое литье и достигает наивысшего расцвета в ХI веке. Золото и серебро извлекали из россыпей промывкой песков на щитах, поверх которых укладывали шкуры животных для

14

улавливания крупинок металла. Из руд добыча велась путем нагрева породы до растрескивания с последующим дроблением глыб в каменных ступах, истиранием и промывкой. Из техники того времени интересны способы разделения сплавов золота и серебра кислотами, извлечение золота амальгамированием ртутью или с помощью жировой поверхности. В первой половине ХVI века испанские колонизаторы открывают тяжелый белый неплавкий металл, встречающийся попутно с золотом в россыпях Новой Гранады. И за сходство с серебром (исп. Plata) называют его платиной (platina). Практикуется использование следующих материалов: Свинец, применяемый для закрепления каменных плит и заделки швов, изготовления монет, медалей, печатей, грузил для рыболовных снастей и якорей; на тонких свинцовых пластинах гравировали текст и, сшивая их, делали книги. Из гнутых свинцовых листов изготавливали трубы для водопроводов. Ртуть римляне называли живым серебром. Этот металл единственный, который при нормальных условиях остается в жидком состоянии. Применяли его для золочения, т.к. золото легко растворяется в ртути и образует с ней сплав – золотую амальгаму, которую наносят на изделие и затем выпаривают ртуть, а на изделии остается слой золота. Латунь - медь, сплавленная с цинковой рудой, по виду напоминающая золото, также нашла достаточно широкое применение. Гораздо меньше известна сурьма – серебристо-белый, с сильным блеском, очень хрупкий материал. Ее соединения использовали в косметике. Считается, что вплоть до ХVIII века людьми были освоены лишь семь металлов: золото, серебро, медь, олово, железо, свинец и ртуть, но затем начинается бурное развитие металлургии и производства. Процессы ковки совершенствуются. В начале XVI века начинают применяться молоты с весом падающих частей 700-1500 кг, приводимые в движение водой рек и озер. В зависимости от того, на какую точку рычага действовало кулачковое колесо, сидевшее на одном валу с водяным, молоты назывались заднебойными, среднебойными и лобовыми. Применялись также копровые или пестовые молоты в местах, где нельзя было воспользоваться энергией воды. Бабу таких молотов поднимали 7-10 человек за канат, перекинутый через блок, затем сразу отпускали; баба падала и наносила удар по поковке. Кузнецы специализируются по отдельным видам металлов и изделий. На протяжении всего средневековья кузнецы считаются самой почитаемой категорией ремесленников. До нас дошли многие примеры высокого признания и почестей, которыми в те времена были окружены кузнецы.

5. Мануфактурный период развития

15

В мануфактурный период особенно быстро развиваются машины – двигатели, с помощью которых один вид энергии преобразуется в другой, удобный для эксплуатации. Кроме труда человека и силы животных широко используются новые источники энергии. Человек учится управлять энергией и полноценно использовать ее. Разделение труда приводит к увеличению производительности. Начинают появляться и рабочие машины (машины-орудия), с помощью которых производится изменение формы, свойств, состояния и положения объектов труда. В начальный период такие машины применялись в подготовительных и вспомогательных процессах. Применение машин в мануфактурный период наталкивалось на сопротивление рабочих. Машины лишали их работы и, таким образом, средств к существованию. А также ремесленников, которые видели в машинах причину своего разорения. В данный период развития машиностроения, как отрасли промышленности, не существовало. В это время наиболее интенсивно развивалась металлообработка. Почти во всех крупных мануфактурах были мастерские по изготовлению инструмента и приспособлений для удовлетворения собственных нужд: сверла, ножницы, клещи, топоры; элементарные сверлильные, точильные, шлифовальные станки с применением основного процесса рукой человека. Тем не менее, мануфактурный период характеризуется резким увеличением числа изобретений и усовершенствований. Использование машин и внедрение рационализаторских решений открывало большие возможности: значительное повышение производительности труда; улучшение качества, а также снижение стоимости. 6. Развитие машинной индустрии в период промышленной революции XVIII-XIX вв. В ремесленном производстве человек непосредственно воздействовал на предмет труда при помощи простых орудий, применялись преимущественно машины-двигатели, употребляемые при второстепенных и подготовительных процессах производства. Переход от мануфактурного производства к машинному, был осуществлен с изобретением и применением рабочих машин. Крупная машинная индустрия исторически сменила мануфактуру не сразу, а в течение определенного периода времени, различного в разных странах по времени осуществления и длительности. Внедрение рабочих машин позволило поднять производительность труда. Они заменили руки рабочего, более того, создали возможность почти неограниченно расширить количество инструментов, одновременно воздействующих на предмет труда. Но техника изготовления машин даже в наиболее передовых странах была ручной, следовательно, машины

16

производились медленно и в малых количествах. Ручной труд не мог разрешить многих технических задач. После крушения феодализма (период с конца XVIII века по 70-е годы XIX в. – время утверждения капитализма в передовых странах мира – Англии, Франции, Германии) стала быстро развиваться крупная машинная капиталистическая промышленность. Буржуазия создала грандиозные производственные силы. Основой новой формы организации общественного производства стала капиталистическая фабрика. Характерной чертой техники этого периода явилось изобретение и распространение в основных отраслях промышленности рабочих машин, являющихся качественно новым явлением в истории техники. Таким образом, промышленный переворот или промышленная революция – процесс перехода мануфактурного производства к фабричной системе. И разделяется этот процесс на несколько этапов. Первый этап связан с появлением рабочих машин. Постройка железных дорог, паровозов, вагонов, пароходов шла очень быстрыми темпами и требовала соответствующих механизмов для изготовления тяжелых и больших поковок. В 1784 г. в Англии Уатт предложил использовать энергию пара. И в 1839 г. Джеймс Несмит сконструировал, а в 1842 построил паровой молот, который и до настоящего времени сохранил свои основные конструктивные черты. Благодаря ряду ценных качеств (достаточная быстроходность, возможность применения для ковки любой по габаритам и весу поковки, удары легко регулируются по силе и скорости, поверхность после ковки чистая и ровная) паровые молоты получили очень широкое распространение. Дальнейшее конструирование и развитие паровых молотов шло по двум основным направлениям: повышение низкого КПД и специализации для выполнения отдельных кузнечных операций. Возрастающая сложность машин требовала увеличения мощностей, скоростей, а также надежности и точности работы механизмов. По мере внедрения машин во все новые отрасли промышленности к машиностроению предъявлялись все более и более повышенные требования. Второй этап начинается с изобретения универсального теплового двигателя, т.е. паровой машины. После изобретения рабочих машин и создания теплового двигателя основной задачей становится техническое перевооружение машиностроения. Наступает третий этап промышленной революции. Машиностроение становится основой крупной машинной индустрии. Особенностью техники машиностроения 30-40-х годов XIX века является повышение точности производства. Английский станкостроитель Иосиф Витворт изобретает первую измерительную машину и вводит калибры. Ему принадлежит идея стандартизации резьбы на винтах. Человек создает машины для передвижения, переносящие его по земле, воздуху, морю. Первым наземным самоходным средством был огромный трехколесный экипаж с паровым двигателем и скоростью передвижения 5

17

км/час, построенный в 1769 году французом Николя Кунье. Первая машина, работающая на бензине, была создана в 1887 году немцем Готлибом Дайшлером и в 1895 англичанином Ланчестером усовершенствована пневматическими шинами и колесами со спицами. С этого времени развитие автомобиля пошло очень быстро. В 1903 году заработал первый в мире завод по массовому изготовлению автомобилей, построенный американским инженером Генри Фордом. С этого времени начинается век автомобилей. Первые танки появились в Англии незадолго до первой мировой войны. Английское слово tank обозначает пустой механический резервуар. В 20-х годах американский конструктор У. Кристи сконструировал танк, который мог передвигаться как на гусеницах, так и на колесах, что существенно увеличило его скорость. Но настоящая революция в танкостроении произошла с изобретением легкой и прочной брони, что позволило снизить вес и одновременно увеличить скорость и техническую оснащенность. Одним из лучших танков в мире считается советская машина Т-34, ее спроектировал конструктор Н. А. Астров, а двигатель для нее был создан под руководством авиаконструктора А. А. Микулина. Изобретателем первого самолета был офицер русского военноморского флота А. Ф. Можайский. В июле1882 года состоялся первый полет человека на аппарате тяжелее воздуха. Самолет Можайского имел все основные части, присущие современным самолетам: фюзеляж – деревянную лодку, двигательно-паровую поршневую машину, три четырехлопастных винта, прямоугольное крыло, хвостовое оперение, рули поворота и высоты, а также колесные шасси. В 1881 году появились гидравлические прессы – машины для ковки крупных поковок, не вызывающие сотрясений и шума при работе. Деформирование металла производится постепенным приложением давления. Благодаря высоким технологическим качествам гидравлические прессы стали вытеснять тяжелые молота. В кузнечном производстве широкое распространение находят кривошипные кузнечные машины: горизонтально-ковочные, вертикальноковочные, вертикальные кривошипные прессы, гибочные прессы, машины для холодной высадки и ножницы для холодной резки металла. Машиностроение, снабженное мощной энергетической базой и оснащенное рабочими машинами, позволило наладить бесперебойный выпуск самых разнообразных машин и снабдить ими все отрасли производства. В результате технических изменений машиностроение к 70-м годам XIX века превратилось в отрасль фабрично-заводского производства. По характеру продукции часть заводов сосредоточилась на производстве машин одного какого-либо рода (текстильные, паровые, металлообрабатывающие и т. д.), а часть производили машины для других разнообразных целей (приборы, инструмент и т. д.). Передовой страной машиностроения того времени была Англия. Со второй половины XIX века начинает складываться

18

крупная машиностроительная промышленность США и Германии. Слабее она развита во Франции, Австро-Венгрии, России, Италии и других странах, запоздавших с капиталистическим развитием. В результате третьего этапа промышленного переворота машиностроение овладело техникой производства машин машинами, что позволило быстро и в необходимом количестве изготавливать машины для всех отраслей промышленности и транспорта. Но и уникальные моменты имели место, так, например, отливка массой 600 тонн – чугунный шабот (основание) для самого мощного в то время молота, с массой падающих частей – 50 тонн для свободной ковки – была изготовлена в России в 1875 году. Для отливки шабота – гиганта на Мотовилихин – заводе в Перми был построен огромный литейный цех. Двадцать вагранок в течение 120 часов непрерывно плавили металл, три месяца остывал шабот, затем был вынут из формы и с помощью рычагов и блоков передвинут к месту расположения молота. 7. Специфика развития ОМД и машиностроения России и СССР Русский капитализм создал особый тип машиностроения, отличавшийся от других стран. Слабость и отсталость, низкий технический уровень важнейших отраслей хозяйства, малоразвитость отраслевой структуры и слабый спрос промышленности и сельского хозяйства на машины отечественного производства, все эти факторы привели к преобладанию военной промышленности. Иностранные капиталы в различной мере были вложены во все крупные машиностроительные заводы. В целом по стране преобладали мелкие предприятия, выпускающие простейшие машины с ограниченной зоной сбыта продукции. Особенно остро неразвитость русского машиностроения ощущалась в годы первой мировой войны. Последовавшее интенсивное развитие военного производства позволило удовлетворять основные потребности войны. Отрицательным последствием которой явилась потеря квалифицированных кадров как вследствие призыва их в армию в первые годы войны, так и неудачной политикой в области оплаты труда. Плохой работой предприятий машиностроения явилась дезорганизация снабжения заводов металлом и топливом. Итогом за период первой мировой и гражданских войн стал полный износ оборудования и резкое снижение технического и организационного уровня. Требовалось восстановление и значительное изменение в подходах и методах машиностроительного производства. Интенсивный темп роста машиностроения обеспечило проведение социалистической индустриализации. Возросшие потребности в машинах и оборудовании предопределили характер изменения отраслевой структуры

19

машиностроения. Происходит полная техническая реконструкция важнейших отраслей промышленности, снижается доля импорта. За годы первых двух пятилеток машиностроение превратилось в крупнейшую отрасль советской индустрии. Так за первую пятилетку объем продукции машиностроения вырос в четыре раза; были созданы собственные базы машиностроения, обеспечивающие техническое развитие; возрастает оборонная мощь страны. Рост выпуска продукции сопровождается повышением технического уровня производимых машин и показателей эффективности их использования. Бурное развитие машиностроения позволило ликвидировать большую часть импорта в снабжении страны машинами, обеспечив, таким образом, технико-экономическую независимость СССР. Происходит техническая реконструкция производственной базы машиностроения. Создано большое число новых и реконструирована значительная часть старых заводов. Появились предприятия с высокой культурой производства. Итогом двух пятилеток стал качественный и количественный рост рабочих кадров – машиностроителей. Стабильность развития машиностроения нарушается Великой Отечественной войной. Роль машиностроения в этот период возрастает. Для использования промышленного потенциала в военных целях потребовалась консолидация всех сил страны, реорганизация народного хозяйства. В результате происходит расширение производства, перебазирование и новое размещение в восточные районы страны. Промышленным центром становится Урал, повышается роль Западной Сибири, машиностроение развивается в Казахстане и Узбекистане. Война потребовала новых технологических разработок и их быстрого внедрения, что явилось мощным толчком прогресса. Целый ряд ковочно-штамповочных операций оказалось возможным выполнять на машинах сконструированных по принципу прокатных станов, т.е. с помощью вращающихся валов. Протяжка труб, прутков круглого, квадратного, прямоугольного сечения с большего на меньший размер, правка, раскатка и другие операции в горячем и холодном состоянии успешно выполнялись на различных ротационных кузнечных машинах – ковочных вальцах, обжимных, специальных прокатных, кольцераскаточных и других машинах, обладающих высокой производительностью. Послевоенный период характеризуется повышением удельного веса приборостроения, тракторной промышленности, сельского хозяйства и строительно-дорожного машиностроения. Расширение отраслей машиностроения в этот период происходит за счет реконструкции действующих заводов. Территориальное размещение машиностроения и его отраслевая структура продолжают совершенствоваться. На развитие отрасли, согласно требованиям научно-технического прогресса, направляются большие объемы капиталовложений. Результаты уникальны. В 1974 году французская фирма «Интерфорж» объявила конкурс по изготовлению сверхмощного пресса для штамповки сложных крупногабаритных деталей

20

авиационной и космической промышленности. В конкурсе приняли участие ведущие фирмы многих стран, но предпочтение было отдано советскому проекту. Вскоре был заключен договор, и в начале 1975 года при въезде в старинный французский город Иссуар возник огромный производственный корпус, сооруженный для одной машины – уникального по мощности гидравлического пресса, усилием 65 тысяч тонн. Контракт предусматривал поставку оборудования, монтаж и пуск. Точно в срок, 18 ноября 1976 года, пресс отштамповал первую партию деталей. Французские газеты называли его «машиной века» и приводили любопытные цифры. Масса – 17 тысяч тонн, что в два раза превышает массу Эйфелевой башни, а высота цеха, где установлен пресс, равна высоте собора Парижской богоматери. Несмотря на огромные размеры, пресс обеспечивал большую скорость штамповки и необычайную точность. Накануне пуска агрегата французское телевидение показывало, как траверса пресса аккуратно раскалывает грецкие орехи, не повредив их сердцевину, или задвигает открытый, поставленный в высоту спичечный коробок, не оставляя на нем ни малейших повреждений. Этот проект обошелся Франции в 165 млн рублей золотом. В России есть два пресса усилием 75 тысяч тонн, один – в Самаре, другой на Урале. 8. Современные машины ОМД, пути создания и принципы совершенствования Результаты развития машиностроения вы можете видеть вокруг себя. Без машин сложно представить нашу жизнь. Они окружают нас повсюду, являются нашими помощниками и даже иногда заменяют работу человека. Их действия точны и быстры. Но для того чтобы машина работала правильно и бесперебойно, управлять ею должен знающий, умный человек. И то, что должна делать машина, тоже зависит от человека. Именно поэтому управлять машинами большая ответственность. Человеческое общество постоянно испытывает потребности в новых видах продукции, в сокращении затрат труда при производстве освоенной продукции. Эти потребности могут быть удовлетворены с помощью новых машин. Развитие машиностроения продолжается, и каждый день тысячи человек трудятся над тем, чтобы усовершенствовать, улучшить и повысить эксплуатационные показатели машин, сделать их более удобными и совершенными. В современных условиях развитие науки и техники все в большей степени подчиняется решению проблем общества. Развитие ковочно-штамповочного производства, как наиболее прогрессивного метода обработки давлением металлов, связано с внедрением механизации и автоматизации технологических, транспортных операций и нагрева. Большое значение приобретают конструкции, способные на основе

21

механизации повысить точность и чистоту поковок до такого состояния, которое исключило бы необходимость дальнейшей механической обработки. Теоретическая мысль русских инженеров в анализе работы кузнечных машин находится на сравнительно большой высоте для своего времени. Для начала конструирования обязательно нужно изучить предшествующий опыт, выбрать прототип и постараться его усовершенствовать. Конструкция должна обеспечивать следующие качества: - функциональную целесообразность (выполнение заданных функций разумными средствами) - удобство - безопасность - технологичность (промышленную воспроизводимость при разумных расходах) - патентную чистоту Существует единый путь создания изделий любой отрасли машиностроения: 1. Информационный поиск. До начала проектирования новой машины изучают множество описаний мировых (отечественных и зарубежных) изобретений, стандартов, научно-технических журналов, проспектов периодической печати и материалов выставок (сейчас это доступно через интернет, но еще совсем недавно эта задача была довольно сложной), все полученные сведения обобщаются и сводятся в отчет о научно-исследовательской работе (НИР). 2. Процесс рождения базового образца новой машины. Сначала выполняется вся конструкторская работа, затем технологическая, после чего вся техническая документация передается для изготовления опытного образца. После того, как образец готов, назначаются его испытания. 3. Проводятся испытания, по результатам которых идет коррекция технической документации. После исправлений и доработок образец повторно представляется комиссии на всесторонние испытания при полной проработке. После признания квалификационной комиссией конструкции годной даются рекомендации для использования изделия в производстве. 4. Технологи дорабатывают документацию на серийный выпуск, а производство изготавливает установочную партию. На весь этот процесс уходят многие месяцы, иногда годы. Именно поэтому требуется искать принципиально новые технологические решения, использовать изобретения и создавать оригинальные конструкции и технологии, не имеющие аналогов.

22

Изобретатели во многих случаях предлагают решения, опережающие состояние техники на текущий период. Ускоренное внедрение изобретений есть путь к решению проблемы создания новой техники. Таким образом, для производства любой машины необходимо иметь: • материалы • станки и инструмент для получения деталей и комплектующих • оборудование для создания сборочных единиц и готовых изделий • работу с максимальной организацией производственного процесса • квалифицированный персонал, осуществляющий и совершенствующий процесс производства машин. Какое бы назначение ни имела машина, возможности конструктора ограничены выбором материалов с необходимыми свойствами. Трудом сотен поколений были открыты и освоены десятки металлов и тысячи сплавов и соединений. В настоящее время к металлам относят 80 элементов периодической системы Д.И. Менделеева. Каждый металл обладает своими особенностями. Сравнивая между собой разные металлы, видно, что наряду с общими свойствами и поведением, они имеют и явные различия. Например, металлы сильно различаются по температуре плавления (ртуть при комнатной температуре остается жидкой и затвердевает только при - 38,50С, галлий плавиться, если держать его в руке – температура его плавления 29,50 С, а чтобы расплавить вольфрам, его нужно нагреть до 34500С). Переворот в технике происходит с интенсивным развитием алюминиевой и магниевой промышленности. В последние десятилетия человечество получило в свое распоряжение группу тугоплавких переходных металлов: титан, цирконий, гафний, ванадий, ниобий, тантал, рений, молибден, вольфрам; редкоземельных металлов цериевой группы – лантан, церий, неодим, празеодим, иттрий. Для производственного процесса машиностроители получают с металлургических заводов исходные материалы. Их огромное количество, и для того, чтобы правильно ориентироваться и выбрать наиболее подходящий материал для тех или иных условий работы, требуется много знаний. Большую часть широко используемых материалов занимают черные сплавы. Черными называются сплавы железа с углеродом – стали и чугуны. Стали бывают просто углеродистые и легированные, т.е. с принудительным добавлением легирующих элементов – никеля, хрома, молибдена, марганца. Легируют стали для придания им каких-либо свойств. Огромное количество сталей принято классифицировать по назначению: - конструкционные стали - стали, используемые для изготовления деталей машин; - инструментальные стали - стали, идущие на изготовление режущего, измерительного и штампового инструмента;

23

- стали и сплавы с особыми свойствами, обладающие каким-либо резко выраженным качеством: нержавеющие, жаропрочные, теплоустойчивые, износостойкие и т.д. Следующая большая группа материалов – цветные. К ним относятся алюминий и его сплавы, магний и его сплавы, медь и ее сплавы и другие. Все большее применение в различных областях отечественного машиностроения находят неметаллические материалы. Это всевозможные резины, пластические массы, стекло наполненные полимеры. Не металлические материалы используются для разнообразных изделий машиностроения: амортизаторов, прокладок, демпфирующих колец, втулок, плат, пластин, корпусов, диэлектриков и т.д. Еще в глубокой древности, были известны порошковые сплавы, но их промышленное производство было налажено с 1827 года П.Г. Соболевским, который организовал изготовление монет из порошка платины, путем прессования и спекания. На сегодняшний день это достаточно весомая подгруппа машиностроительных материалов – сплавы, изготавливаемые путем прессования и спекания без расплавления или с частичным расплавлением. Перспективным способом создания нового материала, становится комбинирование материалов. КМ – это особый класс новых гетерофазных материалов, состоящих, как правило, из высокопрочных наполнителей и пластичных связующих (матриц). Наполнитель в виде усиливающих элементов расположен равномерно или неравномерно (с заданным градиентом) по всему сечению матрицы. Совместная работа разнородных компонентов дает эффект, равносильный созданию нового материала, свойства которого количественно и качественно отличаются от свойств каждого из составляющих. Композиции могут быть применены для создания покрытий и деталей узлов. Многообразие форм композиционных материалов (КМ) позволяет направленно регулировать прочность, жесткость, уровень рабочих температур и другие свойства путем подбора состава или изменения соотношения компонентов. Важнейшим достоинством КМ является возможность создания конструкций с заранее заданными свойствами, наиболее полно отвечающими характеру и условиям работы. В настоящее время в различных областях техники применяют КМ, сформированные на основе металлических, керамических и полимерных матриц. Эффективность использования композитов зависит от числа, размеров, формы, характера расположения и физико-механических свойств структурных составляющих, а также от прочности связи между ними. Таким образом, в распоряжении современного специалиста имеется огромная база материалов с самыми различными свойствами и очевидна достаточно сложная задача по выбору наиболее подходящего из них в каждом конкретном случае. В ходе поиска решений поставленной задачи в

24

институте вычислительного моделирования РАН была создана экспертная система по выбору материалов. Система предоставляет пользователю возможность отобрать материал с необходимыми свойствами с помощью любого из 40 критериев отбора или их комбинации (механические свойства: предел прочности, предел пластичности, относительное удлинение и сужение, ударная вязкость и др. физические свойства: модуль упругости, плотность, коэффициент линейного расширения; качественные оценки технологичности: обрабатываемость, свариваемость, возможность термообработки; стоимостная оценка относительно стали 3, возможные условия эксплуатации износ, рабочие температуры, воздействие активных сред и излучения, ударных нагрузок). Процесс выбора материалов происходит в режиме диалога системы с пользователем. Пользовательский интерфейс системы прост и удобен. Вопросы задаются либо автоматически, либо устанавливаются самим пользователем. По мере того, как система получает от пользователя ответы на вопросы, она сокращает номенклатуру поиска. В целях помощи в принятии окончательного решения о выборе материала и обеспечения полезной информацией, система снабжена справками. Справки доступны в любой момент работы с системой и содержат: ГОСТы, область применения, формы поставки, библиографические ссылки. Русскоязычный вариант представляет собой систему, в базе которой собраны в основном материалы, выпускаемые промышленностью России Экспертная система по выбору материалов: www.kokch.ru/me/matr/ Англоязычный вариант отличается упором на материалы, выпускаемые в США: Material Selection; www.kokch.ru/me/mat Использование экспертных систем позволяет существенно ускорить и облегчить процесс проектирования на стадии выбора материала, быстро получить информацию о свойствах и областях применения. У систем имеется обширная база подсистем и обучающих программ, являющихся широкодоступными репетиторами по указанной области знаний. Системы обучения: www.kokch.ru/me/ Право окончательного выбора остается за человеком, специалистом, который занимается выбором материала, в связи, с чем не стоит забывать об экологическом аспекте использования материала. Тысячи лет человек использует земные запасы металлов, постоянно совершенствуются методы разработки ископаемых и процессы обогащения руд, развивается металлургия. Но запасы металлов на нашей планете не безграничны и в настоящее время оценены достаточно точно. В земной коре (литосфере) на глубине до 1 км содержатся следующие металлы в весовых процентах см. Табл. 1. Таблица 1.

25

Металл

Доля в весовых %

Металл

Доля в весовых, %

Алюминий Железо Никель Цинк Серебро Магний

8 5 0,01 0,004 0,000 01 2,1

титан медь олово свинец золото платина

0,6 0,01 0,004 0,0016 0,000 000 5 0,000 000 05

Ограниченность земных ресурсов заставляет человечество обратиться к запасам металлов в мировом океане и в космосе. Не менее важен вопрос утилизации и переработки использованных материалов. Особенно остро он звучит для неметаллических материалов. Итак, материалы, конструкция и технология равноценны и взаимозависимы и все эти параметры имеют влияние на функции и потребительские качества конструкции. Представить можно в виде схемы изображенной на Рис. 1. конструкция

Функция и потребительские качества

материалы

Технология изготовления

Рис. 1. Схема взаимосвязи и взаимовлияния параметров при изготовлении конструкции Совокупность отдельных процессов, выполняемых для получения изделий, называют производственным процессом, включая вспомогательные элементы: транспортировку, контроль, изготовление инструмента и приспособлений, упаковку. Часть производственного процесса, непосредственно связанная с превращением исходного материала в готовое изделие, называется технологическим процессом. Разработкой технологического процесса изготовления деталей и конструкций занимается отдел главного технолога. Инструментальный цех готовит всю технологическую оснастку. После технологической подготовки приступают к изготовлению деталей, из которых собираются изделия. 9. Качество машин, как показатель развития машиностроения

26

Допустим, материал выбран удачно и правильно, необходимо чтобы он был качественный. Каждому известно, что проблема повышения качества весьма актуальна. Поэтому, неотъемлемой частью процесса создания современных машин, кроме проектирования и изготовления является контроль. Качество машины оценивается по совокупности определенных свойств. Свойством машины считается ее объективная особенность, которая может проявляться при создании, эксплуатации или потреблении. Свойства необходимо знать и учитывать на всех стадиях ее жизненного цикла. Качество машины определяется совокупностью свойств машины, которые определяют ее пригодность выполнять свои функции в соответствии с назначением. Классификация показателей качества: 1. Показатели назначения характеризуют те свойства, ради которых изделие создается: например, производительность – количество выполняемой в единицу времени продукции (пресс делает 3 детали в минуту, автомат 60 гвоздей в минуту, ткацкий станок – 10 м ткани). Грузоподъемность – максимальная масса груза, на который рассчитано техническое устройство (кран поднимает до 5 тонн, транспортерная лента перемещает не более200 кг) 2. Показатели надежности отражают свойство машин сохранять совокупность свойств, определяющих их качество в течение всего периода эксплуатации. Отказ надежности т.е. выход из строя влечет за собой большие материальные убытки, колоссальные затраты времени и средств. Показатели надежности безотказность и долговечность (отражается сроком службы (ресурсом) до предельного состояния, при котором дальнейшая эксплуатация должна быть прекращена). Предельное состояние определяется моральным и физическим износом. По истечении срока службы изделие снимают с эксплуатации. Даже если оно еще пригодно по внешнему виду. Такое жесткое правило распространяется в первую очередь на машины и механизмы от надежности, которых зависит жизнь людей. 3. Ремонтопригодность – степень приспосабливаемости изделия к предупреждению и устранению отказов и неисправностей путем ремонта. 4. Сохраняемость – уровень приспосабливаемости изделия переносить без потери работоспособности хранение, транспортировку в течение всего промежуточного периода между изготовлением и началом эксплуатации. 5. Показатели экономного использования ресурсов (трудовые ресурсы, энергия, сырье, материалы) к показателям этой группы относятся: • технологичность – отражает степень соответствия оптимальным условиям современного производства, рациональный выбор материала и возможность применения прогрессивных методов его производства. Например, минимум механической обработки;

27

• экономия дорогостоящих материалов, за счет применения их полноценные заменители и новые материалы; • конструирование машин с расчетом на безремонтную эксплуатацию и комплектация машин сменными частями; • снижение энергоемкости можно добиться при увеличении коэффициента полезного действия (КПД) или за счет исключение утечек и потерь. При рассмотрении показателей качества, нельзя не учитывать человеческий фактор. В эту группу входят показатели, характеризующие ограничения вредных воздействий продукции: Эргономические: достаточная освещенность, температура, давление, влажность; уровень шума, загазованности, токсичности; удобство эксплуатации, сила и тембр звуковых и световых сигналов, эстетические свойства. Экологические, отражающие вредность и опасность влияния на окружающую среду. Показатели безопасности. Системы обеспечения качества продукции направлены на своевременное выявление и предупреждение дефектов. Под дефектом понимают каждое отдельное несоответствие продукции установленным требованиям. Типичные дефекты машиностроительного производства, где их следует предупреждать: Литье - отклонения химического состава от заданного, вследствие нарушения норм вклада компонентов или режима плавки: - газовые поры, появляющиеся в результате плохой газопроницаемости формовочных смесей, плохой вентиляции формы, нарушения технологии заливки; - усадочные раковины, образующиеся из-за нарушения правильности усадки металла при охлаждении, вследствие нарушения равномерности охлаждения или нехватки материала в процессе затвердевания; - трещины, возникающие в результате неправильной конструкции отливок, нарушения технологии литья, при резком изменении температуры, ударов. Дефекты обработки давлением : - трещины, - утонения и разрывы, - риски, волосовины, закаты, плены. Дефекты термической обработки: - трещины, - обезуглероживание - выгорание углерода в поверхностных слоях, из-за несоответствия технологическим рекомендациям. Эксплуатационные дефекты, возникающие на стадии эксплуатации в результате износа, коррозии, усталости.

28

Каждый из этих процессов достаточно сложный и требует детального рассмотрения, дальнейшего изучения и учета при оценке эксплуатационных показателей машин. Методы контроля разнообразны и классифицируются на две основные группы – разрушающие и неразрушающие. Разрушающие методы заключаются в проведении испытаний образцов материалов с применением разрушающих нагрузок и фиксацией условий разрушения. После проведения испытаний объекты не могут быть использованы по назначению. Такие испытания позволяют оценить и через серию испытаний регламентировать основные конструкционные и технологические свойства материалов. К разрушающим методам контроля относят испытания на механические свойства материала, на твердость в том числе, испытания на усталость (усталость - это постепенное накопление повреждений), испытания на изнашивание и истирание, заключающиеся в определении свойств материалов на поверхности после длительного воздействия сил трения, а также в установлении потери массы и другие. При разрушающих испытаниях материал подвергается разрушению под действием механических нагрузок или разрезается, для исследования материала внутри, в последнем случае проводят металлографические исследования. Преимущество разрушающих методов в том, что они дают возможность получения количественных характеристик. Неразрушающие методы, методы на основе анализа взаимодействия физических полей с контролируемыми объектами. Последние (объекты контроля) при выполнении операций контроля остаются годными. Применяют для выявления как наружных дефектов, так и внутренних. Применяют для контроля сварных, клеевых, паяных соединений. Можно также контролировать отклонение в химическом составе, измерять толщину слоя покрытия, качество термической и химикотермической обработки, выявлять зоны структурной неоднородности материала. Результаты, получаемые при неразрушающем контроле, характеризуются преимущественно качественно, т.е. выявляют дефект, без количественных характеристик. Методы неразрушающего контроля (капиллярный, магнитный, электрический, радиоволновой, тепловой, вихретоковый, ультрозвуковой) необходимо использовать на любом предприятии для обеспечения высокого качества и долговечности изделий.

10. Тенденции развития машиностроения на современном историческом этапе

29

В истории развития мировой техники можно выделить три основные направления: создание машин-двигателей (водяных, ветряных, паровых, внутреннего сгорания, электрических), которые освободили человека от тяжелого физического труда; создание машин-орудий, станков и другого технологического оборудования различного назначения; создание устройств для контроля и управления машинами-двигателями, машинами-орудиями и технологическими процессами. Машиностроение является одной из основных отраслей, в ней занято большое количество трудящихся и даже небольшие ошибки приводят к большим потерям металла, топлива, энергозатрат. По этому возрастает роль контроля и управления производственными процессами. Многие контрольные операции современного машиностроения механизированы и автоматизированы. В современной техники для решения задач автоматизированного контроля все шире применяются полупроводники, лазеры и радиоактивные материалы. Современный исторический этап развития характеризуется ростом требования к качеству, поэтому в последнее время ученые и инженеры прилагают немало усилий, направленных на усовершенствование технологических процессов и создание принципиально новых: - в металлургии стали особенно эффективным оказался кислородноконвертерный способ получения, при котором в жидкий чугун продувают чистый кислород; - продолжает развиваться вакуумная металлургия, задачей ставится изолирование сплава от воздействия атмосферы, таким образом, осуществляется удаление из него газов, отрицательно сказывающихся на свойствах; - широкое применение найдут способы получения руд с помощью бактерий (например, методы бактериальной металлургии использовались для получения меди из сульфидных руд с помощью бактерий, усваивающих серу); - применение новых материалов при традиционных способах обработки; - разрабатываются сплавы с уникальными свойствами. Например, сплав никеля с титаном, обладающий «памятью». Если куску этого сплава в нагретом состоянии придать определенную форму, охладить, а потом деформировать, то при повторном нагреве до некоторой температуры он снова примет первоначальную форму, какую он имел после горячей деформации. Изучение механизма этого явления, открывает возможности разработки специальных материалов с возможностями восстановления форм; - получение деталей методом электролиза и конденсации; - достижения атомной физики позволяют получить сплавы в процессе ядерных превращений;

30

- совершенствование обработки с целью управления свойствами и с целью получения высокого качества поверхностей. Например, использование электрохимической и электроэрозионной обработки, закалка токами высокой частоты, алмазные резцы, хонинговальные и шлифовальные головки; - использование новых и совершенствование существующих способов создания неразъемных соединений. Например, биметаллы, многослойные материалы, применение холодной, плазменной, а также лазерной сварки; всевозможные покрытия, анодирование, хромирование и т.д.; - применение роботов, гибких технологических линий, обрабатывающих центров; - совершенствование способов переработки отходов и лома. В ближайшем будущем развитие технологии материалов вероятнее всего приведет к радикальным изменениям, как в процессах получения материалов, так и в изготовлении из них полуфабрикатов (листов, полос, труб, уголков, швеллеров и т.д.). За последние 70 лет металловедение развилось в науку, которая находит все более действенное практическое применение и воплощение в машиностроении. Современные методы исследования металлов дают результаты, благодаря которым непрерывно совершенствуются технология получения и переработки металлов, а также способы использования металлических материалов. Глубже изучив процессы, приводящие к разрушению и повреждению материалов, люди учатся управлять этими процессами. Что касается конкретных отраслей машиностроения, то тенденции следующие: - особенно стремительно на данном историческом этапе развивается автомобилестроение. Тенденции развития направлены на снижение веса конструкции и снижение энергоемкости, а также снижению затрат на изготовление; - в самолетостроении и всем военном машиностроении на первый план выдвигается проблема надежности и безотказной, бесперебойной работы. ИНЖЕНЕР В МАШИНОСТРОЕНИИ Инженеры в этой области проектируют, строят и испытывают машины всех типов. Эта необъятная сфера современного производства включает в себя машины, механизмы, материалы, гидравлику, пневматику. Машины при эксплуатации выделяют тепло, производят работу, вырабатывают энергию. Такие машины как автомобиль или самолет требуют решения вопросов отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха.

31

Поэтому современный инженер машиностроитель должен обладать знаниями в механики гидравлике, термодинамике и должен знать такие предметы как металлургия и проектирование машин. Современные инженеры специализируются в производстве опр6еделенных типов машин, таких как насосы или паровые турбины. Инженер машиностроитель проектирует не только машины, производящие продукцию, но и сами изделия, именно поэтому специалист должен учитывать эффективность производства и разбираться в вопросах экономики. Типичными примерами современного машиностроения являются проектирование и производство автомобилей и самолетов. Эти изделия создаются усилиями не только машиностроителей, но и инженеров электриков, электронщиков, энергетиков, а так же специалистов в области телекоммуникаций и применения компьютеров. Инженеры - машиностроители в условиях современного производства должны располагать широким кругом технических знаний. Невозможно представить себе конструктора, который бы умел проектировать только один или два узла, закрепленных за ним. Ведь на заводе изготавливают целый ряд моделей и типоразмеров станков и машин. Систематически осваивается новая техника – все более сложная, оснащенная программным управлением, все более точная. И инженер такого производства должен свободно ориентироваться как в многообразии продукции своего предприятия, так и в общемашиностроительных вопросах, например, в основах взаимозаменяемости деталей машин, унификации и технике измерений. Свободное чтение чертежей и технологических документов является необходимым условием работы любого инженера. Высокая квалификация специалистов позволит обеспечить научнотехнический прогресс общества и повысить благосостояние населения. ПОЛИТИКА РАЗВИТИЯ МАШИНОСТРОЕНИЯ Машиностроительный комплекс играет важную роль в экономике, обеспечивая своей продукцией нужды материального производства, непроизводительной сферы, обороны и населения. От него зависит технологический прогресс в обществе, уровень производственного аппарата и качество жизни людей. На современном историческом этапе важно возродить спрос на оборудование в базовых, жизнеобеспечивающих отраслях народного хозяйства. Для технологической сбалансированности машиностроительного комплекса, придания необходимой гибкости его производственной базе требуется увеличение выпуска оборудования межотраслевого назначения. В отраслях машиностроения целесообразно ограничить закупки за рубежом техники, аналоги которой выпускаются или могут выпускаться в России. Это позволит повысить загрузку производственных мощностей, восстановить производственно-

32

кооперационные связи со странами ближнего зарубежья. Вместе с тем необходима государственная поддержка тех подотраслей машиностроительного комплекса (в первую очередь оборонных), чьи производственные мощности позволяют провести техническое перевооружение производственного аппарата страны. Стратегия развития машиностроения предусматривает внедрение новейших технологий с возможностью замены оборудования, постепенное накопление опыта его производства, а затем развитие приоритетных технологий. При благоприятных рыночных условиях российское машиностроение будет развиваться в следующих направлениях: • выпуск модернизированных машин и оборудования для предприятий с морально устаревшим, но еще функционирующим оборудованием; • производство наукоемкой продукции на импортном оборудовании с привлечением иностранного капитала; • участие в проектах, предполагающих производство технологически сложных комплектующих изделий для техники, выпускаемой иностранными фирмами за рубежом (включение российских технологий в международную систему технологического сотрудничества); • точечное развитие отдельных производств по выпуску оборудования для высоких технологий, как на импортной, так и на собственной технологической базе. Развитие российского экспорта машин и оборудования может произойти при усилении интеграционных тенденций и подъема экономики стран СНГ. При этом следует ожидать увеличения вывоза продукции российского тяжелого и общего машиностроения для расширения экспорта продукции машиностроения в развивающиеся страны особое значение имеет восстановление сотрудничества в рамках технического содействия. Весьма значительным остается потенциал российского экспорта оружия и военной техники. Реализация отечественных научно-технических проектов организации производства наукоемкой машиностроительной продукции может способствовать значительному увеличению экспорта, доходы от которого могут служить весовым источником инвестиций в отрасль. В ближайшей перспективе конкурентная среда рынка будет управлять такими тенденциями, как продажи самолетов и вертолетов прежних поколений и их модификаций странам третьего мира, разработка новых проектов в результате совместных усилий нескольких фирм из нескольких стран для снижения риска; авиационная промышленность обеспечит большую часть экспорта оборонных отраслей промышленности, как по линии гражданской продукции, так и по линии авиационных вооружений и военной техники. Авиационная промышленность России способна и должна стать точкой роста возрождения нашей экономики.

33

Существенный структурный сдвиг в объемах реализации продукции на внутреннем рынке в результате импортозамещающего фактора ожидается по легковым автомобилям, техники военного назначения и отдельных видах энергетического оборудования. Важным является переход машиностроения на более высокую ступень автоматизации производства на базе использования роботизированных производств. Расширение потребностей различных отраслей народного хозяйства и комплексов взаимосвязанных производств по номенклатуре, качеству, производительности и надежности техники и постоянная замена существующих технологических процессов более совершенными заставляют машиностроителей отказываться от традиционных методов конструирования и организации производства. Мировая практика показывает, что наиболее эффективными здесь являются переход к автоматизированному проектированию и изготовлению машин и сращивание процессов проектирования и изготовления современных машин в единую цепочку. Такой подход в несколько раз ускоряет проектирование и производство машин и делает достижения научной и конструкторской мысли реальными уже сегодня. Приоритетными на первом этапе реконструкции машиностроительного комплекса будут отрасли: станкостроения, приборостроения, электроники и электротехники. Потому, что они служат базой для создания реальных предпосылок перевооружения производственного аппарата самого машиностроения новыми техникой и технологиями. Обновление производственного аппарата с последующим омоложением парка оборудования позволит сократить численность ремонтников и оборудования для производства запасных частей. Таким образом, путь развития машиностроения включает: • ускорение научно-технического прогресса; • широкомасштабное внедрение новых машин и оборудования, а также технологических процессов; • использование прогрессивных конструкционных материалов; • совершенствование организационной структуры; • углубление специализации и развитие кооперации. Достижения машиностроителей вызывают восхищение, но машины устаревают в короткие сроки, требуется замена более новыми: производительнее, мощнее, надежнее. Процесс совершенствования науки и техники бесконечен, поскольку неотделим от процесса развития и совершенствования всей цивилизации. Участие в этом процессе – процессе создания современных машин, приборов, аппаратов является отличным приложением сил для молодых людей, желающих работать на переднем плане науки и производства.

34

Контрольные вопросы: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.

Общее представление о машиностроении География возникновения древнейших районов обработки металлов Кузнецы в древности Важность и значимость кузнеца в древности. Кузнецы – основоположники металлообработки и металлургии Сплавы, определяющие историческую эпоху Развитие ремесел, связанных с металлообработкой Начало специализации по отдельным материалам и по видам обработки 9. Изобретение механизмов и машин 10. Развитие и совершенствование механизмов и машин 11. Создание теории машиностроения 12. Материалы, технология изготовление и конструкция машины 13. Технологический и производственный процессы 14. Разнообразие применяемых материалов 15. Черные, цветные, порошковые материалы, применяемые в машиностроении 16. Металлы и сплавы, как основные составляющие машин 17. Неметаллические, композиционные материалы, применяемые в машиностроении 18. Применение неметаллических материалов в машиностроении 19. Конструкция и ее качества 20. Выбор материала, как сложный комплексный вопрос 21. Путь создания изделия любой отрасли машиностроения 22. Требования, предъявляемые к механизмам и машинам 23. Качество машины 24. Классификация показателей качества 25. Показатели надежности 26. Технологичность машины 27. Дефекты продукции в машиностроении 28. Место контрольных операций в машиностроении 29. Направления развития современного машиностроения 30. Перспективы развития машиностроения

Указатель дат и периодов

35

Дата, период 700-40 тысяч лет до нашей эры (древний палеолит) 12-7 тысячелетия до нашей эры (эпоха мезолита) 4-3 тысячелетие до нашей эры (поздний неолит) 3-1 тысячелетие до нашей эры

Отличительные события Характеризуется появлением простых орудий: копий, грубых каменных орудий, «копалок» и т.д. Оружие с каменными наконечниками, бумеранги. Появляются механизмы, имеющие источник энергии, например лук со стрелой или приспособление для добычи огня. Характерными становятся топор и мотыга. В этот период появляются такие механизмы, как зернотерка, жернова, гончарный круг, ткацкий станок. Открыта медь. Происходит переход от каменного века к бронзовому.

Бронзовый век. Медные и бронзовые наконечники стрел и копий, кинжалы, ножи, мечи и защитные доспехи из бронзы и с бронзовыми накладками. Улучшение качества и разнообразия орудий труда и оружия, ускорение процессов изготовления. 1000 лет В Европе начинается железный век, приведший в до нашей эры последствии к бурному развитию механизмов. В 287-212 Архимед изобретает винт, на основе которого строит годах до винтовой насос для подъема воды. нашей эры * 180 год до Пергамский царь Эвмен II повелел соорудить напорный нашей эры водопровод длиной 3 км. Трубопровод пришлось прокладывать с перепадом высот около 200 м, соответственно рабочее давление составляло в нем порядка 20 атм. Обычные гончарные трубы, сделанные из обожженной глины, используемые ранее, не годились и есть основания полагать, что были использованы металлические (бронзовые) трубы длинной около метра, укладываемые в просверленные камни. Подобный водопровод – большое техническое достижение того времени. II-I вв. до Изобретен счетчик оборотов, явившийся прообразом нашей эры современного спидометра; водяные часы и поршневой насос. Построена подъемная машина на сжатом воздухе – прообраз компрессора. I в. до нашей Героном Александрийским изобретена реактивная турбина. эры I-IX века Освоение металлов и развитие многих ремесел.

36

* ≈ 800 год

Из бронзы отлиты знаменитые ворота Аахенского собора – «Волчьи ворота». Каждая створка имеет высоту 4м, ширину -1,35 и вес 1700 кг. X век Для изготовления проволоки использовали волочильные доски со многими отверстиями. XI век Наивысший расцвет бронзового литья. XII-XIII века Появляются железоделательные мельницы, мельницы для распиливания деревьев, изготовления бумаги и производства сукна. ХIII век Развитие машин ускоряется. Появляются новые схемы механизмов, например с вертикальным барабаном лебедки, с тормозом, начинается употребление винтовых домкратов. Появляется потребность в систематизации и описании. *Конец XV Леонардо да Винчи создает чертежи «птицелета» века начало XIV века XIV век Появилась артиллерия. Начинается совершенствование военных машин. Машины становятся активными помощниками человека. В связи с возрастающим спросом на железные изделия, назревали перемены в способах получения. 1703 год Саксонский инженер Якоб Леупольд создает книгу «Театр машин», где дает определение машине, как искусственному произведению, при помощи которого осуществляется движение, экономится сила и время. Конец XVIII Время утверждения капитализма и быстрого развития века по 70-е крупной машинной промышленности. Буржуазия создает годы XIX грандиозные производственные силы. Основой новой формы века организации общественного производства стала капиталистическая фабрика. Характерной чертой техники этого периода явилось изобретение и распространение рабочих машин, которые являются качественно новым явлением в истории техники. 1784 год В Англии Уатт предложил использовать энергию пара непосредственного привода подвижной части молота. *90-ые годы Русский изобретатель И. П. Кулибин разработал проект XVIII века самодвижущейся повозки. 1800 год Считается началом массового производства машиностроения. Первые машины массового производства были изготовлены и установлены на Портмутской верфи в Англии. Это было оборудование для изготовления блоков. 1801 год Крепостной кузнец Ефим Артамонов из Уральского села смастерил первый русский велосипед – двухколёсную тележку с педалями и рулем.

37

*1814год 1831 год *1834 год

*1834 год 1839 год

Английский инженер Дж. Стефенсон построил паровоз, положивший начало железнодорожному транспорту. Русский ученый П. П. Аносов впервые применил микроскоп для исследования металлов. Отцом и сыном Е. А и М. Е. Черепановыми (НижнеТагильский завод на Урале) построен первый в России паровоз. Он мог вести состав весом до 3,3 тонн со скоростью 16 км/ч В России К. А. Шильдером построена и испытана подводная лодка с установкой для запуска боевых ракет Джеймс Несмит сконструировал паровой молот.

1830-1840-е Особенностью техники машиностроения является года XIX века повышение точности производства. 1842 год Джеймс Несмит построил паровой молот, который и до настоящего времени сохранил свои основные конструктивные черты. *1863 год Впервые появился метрополитен, произошло это в Лондоне. 1872 год 1876 год

1881 год

*1882 год

1885-1886 года Середина 1890-ых годов 1835 год *1896 год

Русский ученый профессор И.А. Тиме в своей работе по молотам разработал элементы расчета Германский инженер Н. Отто впервые применил 4-тактный двигатель внутреннего сгорания с рабочим циклом, обеспечивающим максимальную плавность хода автомобиля, используемый до сих пор. появились гидравлические прессы – машины для ковки крупных поковок, не вызывающие сотрясений и шума при работе. Деформирование металла производится постепенным приложением давления. А. Ф. Можайский сконструировал воздушный змей с паровым двигателем, который послужил прототипом планера, построенного в 90-х годах XIX века немецким изобретателем О. Лилиенталем. Г. Даймлер, а затем и К. Бенц начали производство первых самодвижущихся экипажей с бензиновыми двигателями. В США построен первый электровоз постоянного тока и появилась первая электрифицированная железнодорожная линия Появилась горизонтально-ковочная машина ГКМ для высадки головок болтов В Петербурге инженерами Е. А. Яковлевым и П. А. Фрезе построен первый русский автомобиль. Мощность двигателя 1 л. с, а скорость – 21 км/ч.

38

*1902 год *1903 год *1908 год 1924 год 1927 год

В автомобиле впервые применены ремни безопасности На Волге построено первое в мире дизельное судно (теплоход) – танкер «Вандал» с двигателем внутреннего сгорания Впервые автомобиль оснащен электрическими фарами Выпуск первого автомобиля в России, дата считается началом автомобильной промышленности СССР. Начато строительство первых советских подводных лодок. Авторы: Е. П. Никонов (1724г), К. К. Шильдер (1834г), И. Ф. Александровский (1866г), С. К. Джевецкий (70-80-е года XIX века), И. Г. Бубнов (1910-1915гг). Созданы безвинтовые самолеты МиГ-9, Як-15, Ла-15; истребитель со стреловидным крылом МиГ-15, а также бомбардировщики Ил-28 и Ту-14

Вторая половина 1940-ых годов 1959 год, 12 В СССР произведен запуск космического аппарата «Луна-2», сентября достигшего поверхности Луны. 1960-ые годы Появился пассажирский самолет Ту-104 и один из самых больших транспортных самолетов Ан-22 «Антей» 1970-ые годы Состоялись первые полеты сверхзвуковых пассажирских самолетов Ту-144 и «Конкорд», скорость которых достигает 2400 км/ч 1998 год Вывод на околоземную орбиту космической станции – лаборатории «Альфа», на которой работают приборы разных стран. *- это интересно

39

Алфавитный указатель имен Род деятельности, основные достижения Имя Архимед

Агрикола 1555) Брауэр)

Древнегреческий математик и механик. Сохранился его огромный вклад в математику, механику, физику. Изобрел винт, на основе которого построил винтовой насос для подъема воды. Существует мнение, что изобретение зубчатого колеса также принадлежит ему. (1494- Саксонский учитель, врач, выдающийся деятель, (Георг заложивший основы таких наук как, геология, горное дело, минералогия и металлургия.

Вильгельм Изобретатель проволочного каната – троса. Он одним из Альберт (1787- первых провел усталостные испытания и на практике 1846) использовал полученные результаты. Герон Александрийский (I век до нашей эры) Аносов П.П. (1799-1851)

Изобрел реактивную турбину. Написал несколько трудов, в которых обобщил опыт создания машин и механизмов.

Кулибин И.П.

В 90-ых годах XVIII века русский изобретатель И.П. Кулибин разработал проект самодвижущейся повозки. Принадлежит к числу наиболее выдающихся личностей XVIII века. Он заложил в России основы научной металлургии, минералогии и геологии. Был также химиком, филологом и поэтом. Фрейбергский металлург и разносторонний ученый. Ему принадлежат первые теории закалки стали. Римский инженер и архитектор. Написал руководство «Десять книг об архитектуре», которым в последствии пользовались полторы тысячи лет. Очень много информации в этом труде посвящено машинам, описан

Первый научно подошел к процессам термической обработки. Первым в мире применил микроскоп для исследования структуры стали, чем продемонстрировал роль изучения структуры металлов с целью безошибочного овладения процессами термической обработки. Ктесибий (II-I вв. Изобрел счетчик оборотов, явившийся прообразом до нашей эры) современного спидометра; водяные часы и поршневой насос, а также подъемную машину на сжатом воздухе – прообраз компрессора.

Ломоносов (1711-1765)

М.В.

Альфред Ледебур (1837-1906) Марк Витрувий Поллион (конец I века до нашей эры)

40

опыт, накопленный в Греции и других странах по проектированию машин.

Леонардо да Леонардо да Винчи создает чертежи «птицелета». Винчи (1452-1519) Якоб Леупольд Систематизировал накопленные к тому времени знания в (1674-1727) десяти томах книги «Театр машин». Он дал более широкое определение машины: «Машина или приспособление, есть искусственное произведение, при помощи которого могут осуществляться движения, а также экономиться время и сила». Пироцкий Ф.А. В 1876 г в России испытал способ передачи электроэнергии по трамвайным рельсам, а в 1880 – построил вагон с подвесным тяговым электродвигателем постоянного тока. Чернов Д.К. (1839- Подвел точный научный фундамент под процессы 1921) термической обработки.

41

Список литературы Основная литература 1. Боголюбов А.Н. Машина и человек. Киев, 1970. 2. Борисов В.Н. Реструктуризация машиностроения как фактор развития Российской экономики, 1997. 3. Войтов А.Г. Техника. Общая теория. М.: 2001. 4. Гордиенко М.П., Смирнов Л.М. От повозки до автомобиля. Алма-Ата, 1990. 5. Козлов Ю.К. Развитие и размещение машиностроения СССР, М.: Машиностроение, 1974. 6. Колесов И.М. Основы технологии машиностроения. М., 2001. 7. Материаловедение и технология металлов / под ред. Г.П. Фетисова. М., 2002. 8. Муслин Е. Машины ХХ века. М.: Машиностроение, 1981. 9. Периодические издания печати: «Машиностроитель», «Металлы», «Заводская лаборатория». 10. Розенфельд Я.С., Клименко К.И. История машиностроения в СССР. М.: Машиностроение, 1962. 11. Шалаева А.Ф. Машина заменяет человека. М.: Машиностроение, 1999. Дополнительная литература 1. Зворкин А.А., Осьмова Н.И., Чернышев В.И., Шухардин С.В. История техники. М.: Изд-во социально-экономической литературы, 1962.772 с. 2. Кистанов В.В., Копылов Н.В., Хрущев А.Т. Размещение производительных сил. М.: 1996. 3. Кистанов В.В., Копылов Н.В. Размещение производительных сил. М.: Машиностроение.1996, 230с. 4. Положение в машиностроительном комплексе России «БИКИ» №55-56, 16.05. 2001, с. 3-5. 5. Рапп Ф. Многоаспектность современной техники // Вопросы философии, №2, 1989. 6. Сидоров Л.С., Шутов В.Г. От крицы и копья до автомобиля. Ижевск: Удмуртия, 1973.,231с. 7. Сорокин Н.Т., Курбатов С.М. Состояние машиностроительного комплекса России // Сварочное производство №6, 2003,с 53-55. 8. Хорошилов Г. Инновационная деятельность в машиностроении / Экономист, №7, 1999, с. 32-40. 9. Шеменев Г.И. Философия и технические науки. - М.1979.

42

Учебное издание КУРГАНОВА Юлия Анатольевна ОМД: краткий исторический курс, основы и тенденции развития Методические указания Подписано в печать ….. Формат 60х84/16. Бумага писчая. Усл.п.л. 2,38. Уч.-изд.л.3,15. Тираж 100 экз. Заказ ….. Ульяновский государственный технический университет 432027, г. Ульяновск, Сев. Венец, 32 Типография УлГТУ. 432027, Ульяновск, ул. Сев. Венец, 32.