1.2. Основные этапы создания машин

Машиной называется механизм или совокупность механизмов, предназначенных для превращения одного вида энергии в другой, перера­ботки (обработки) материалов, получения и обработки информации о ходе процессов. Машины делят на энергетические, рабочие и информационные. В современных рабочих машинах все три функции взаимосвязаны. Комплексная отрасль промышленности, обеспечивающая производство орудий груда, называется машиностроением. Машиностроение объединяет около 20 отраслей; энергетическое машиностроение, станкостроение, приборостроение, автомобильная промышленность, тракторное и сельскохозяйственное машиностроение, строительно-дорожное и коммунальное машиностроение и др.

Машина является звеном системы человек – машина – обрабатываемый материал – среда (рис.1).

Задание на изготовление определенного вида изделий должно удовлетворять установленным требованиям. Технологические требования относятся к технологии изготовления изделия и обусловливают выбор тех или иных технологических процессов, обеспечивающих соответствующие его свойства. Эксплуатационные требования относятся к условиям использования продукции: удобство управления, простота обслуживания и регулировок, возможность использования в различных климатических зонах. Энергетические требования определяют вид использования энергии, ее удельные затраты. Экономические – стоимость единицы продукции и ее эксплуатации. Эстетические – внешний вид изделия, его соот­ветствие моде, запросам потребителя. Возможны также другие требования, характерные для определенных видов изделий.

Машина обладает рядом свойств, характеризующих ее технический уровень и техническое состояние, от которых зависят производительность и энергоемкость.

Свойства материалов весьма разнообразны. От них зависят сопротивления, преодолеваемые машиной, кинематика и принцип воздействия рабочего оборудования на материал. В свою очередь, материал может быть агрессивным по отношению к окружающей среде и человеку. Выход системы – готовая продукция. Ее количество и качество – конечный результат функционирования системы. Количество при наличии материала однозначно определяется производительностью подсистемы человек – машина. Качество оценивается совокупностью свойств, среди которых можно выделить некоторые общие: массу, размеры, надежность, безопасность эксплуатации, ремонтопригодность, внешний вид, стоимость, срок службы и др.

Задача разработчиков при проектировании и конструировании – создание новой машины, обеспечивающей выполнение определенного технологического процесса и обладающей лучшими технико-экономическими показателями по сравнению с существующими машинами аналогичного назначения.

Общая структура процесса создания машины показана на рис. 2.

Создание машины как технического средства, предназначенного для удовлетворения потребностей общества, основывается на изучении потребности в такой машине и формулировании конкретных требований, предъявляемых к ней. Следующий этап – проектирование, включающее в себя обоснование принципа действия, разработку структурной и конструктивной схем, выбор типов и параметров главных составных частей. На этой основе осуществляется конструирование, результат которого – выдача документации, достаточной для дальнейшего изготовления машины. Эксплуатация машин дает материалы для дальнейшего совершенствования их на этапах проектирования, конструирования и изготовления, а также влияет на возникновение новых потребностей.

Рис. 1. Структурная схема системы человек – машина – материал – среда

Научно-исследовательская деятельность сопровождает все этапы создания машин. Предмет научного исследования – изучение потребностей общества и разработка стратегических направлений по удовлетворению этих потребностей, обоснование требований к техническим средствам, предназначенным для дальнейшего развития той или иной отрасли техники. То же относится и к методам проектирования и конструирования машин. Здесь возникает потребность в изучении новых рабочих процессов взаимодействия машин со средами и обрабатываемыми материалами, что является предметом научных исследований. Широкое поле деятельности работников науки открывается в сфере изготовления машин, где внедрение новых технологических принципов, повышающих качество продукции, производительность труда, снижающих себестоимость изготовления – непосредственный результат научных исследований. Научные исследования необходимы также в области реализации продукции для разработки методов рационального ее использования и содержания, разработки новых требований по ее дальнейшему совершенствованию.

Рис. 2. Общая структура процесса создания машины

Лекция 2 (1.3. Строительство как отрасль народного хозяйства; 2. ОСНОВЫ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ; 2.1. Общая структура научного исследования. Методология научного исследования)