Autó

A gép ( lat.  machina  – „eszköz, szerkezet”, más görög szóból μηχανή  – „eszköz, módszer”) olyan műszaki eszköz , amely mechanikus mozgásokat hajt végre energia , anyagok és információk átalakítására [1] .

Az elektronika fejlődésével megjelent, kibővített modernebb definíció szerint a gép olyan műszaki objektum, amely összekapcsolt funkcionális részekből (alkatrészek, szerelvények, eszközök, mechanizmusok stb.) áll, amely energiát használ fel a rá rendelt funkciók ellátására [2] . Ebben az értelemben egy gép tartalmazhat mechanikusan mozgó alkatrészeket vagy nem. Ilyen eszközök például az elektronikus számítógép ( számítógép ), egy elektromos transzformátor [1] , egy töltött részecskegyorsító .

A gépeket bizonyos műveletek végrehajtására használják:

Ezek jelentik a termelékenység növelésének fő eszközét .

Az egyszerű gép  olyan mechanizmus , amely energiafogyasztás nélkül megváltoztatja az erő irányát vagy nagyságát

Történelem

Számos egyszerű gép ( kar , kerék, szíjtárcsa ) ismert a történelem előtti idők óta.

Az energia egyik típusból a másikba történő átalakítására szolgáló összetett gép első ismert prototípusa egy ömlesztett vízikerék volt, amelyet az ókori egyiptomiak és perzsák az ókortól kezdve öntözésre használtak . Ezt a mechanikus eszközt használták arra, hogy a zuhanó víz energiáját ( vízenergiát ) forgómozgás energiájává alakítsák át .

Az ókorban a gépeket, mint mechanikus eszközöket az emberi képességek egy ponthoz viszonyított fokozására használták: emelőblokkok , emelőkar , kerekes kocsik , tésztadagasztógép, csavarprés , csiga ( Arkhimédész - csavar ). Az egyszerű állványzat is gépnek számított . A bonyolultabb gépek prototípusai mint ötletes eszközök szolgálták a közönség szórakoztatását, mint például a Heron gőzgépe .

A Római Birodalom idején a gépek tervezése az építészethez tartozott és alkalmazott jellege volt [4] . A mérnökök fő erőfeszítései a katonai felszerelések és kéziszerszámok , a dobószerszámok és a kőtömbök fűrészelésére szolgáló eszközök fejlesztésére irányultak . A késő Római Birodalom és a középkori Nyugat
korszakában a "gép" szót csak az ostromfegyverekre használták .

Az univerzális gőzgép James Watt által 1774-ben történő megalkotása jelentette a technikai forradalom és az egyre gyorsuló technológiai fejlődés kezdetét. Komplex berendezések és hajtórendszerek jelennek meg, mint például az 1889-ben Gustaf de Laval által feltalált gőzturbina , 1870-1890-ben a belső égésű motor (gáz - Nikolaus Otto , benzin - Gottlieb Daimler és Karl Benz , dízel - Rudolf Diesel ), 1889, Mikhail Dolivo-Dobrovolsky  - váltakozó áramú villanymotor .

Az új gépek működése elkezdi széles körben kihasználni a mechanika, a termodinamika és az elektromágnesesség jelenségeit. A technikai objektumok fizikailag összetettekké válnak. A műszaki eszközök bizonyos típusainak megjelölésére bevezetik a „ készülék ”, „ eszköz ” kifejezéseket.

Történelmileg a gépeket mozgó alkatrészeket tartalmazó és mechanikai energia átalakítására szolgáló eszközök közé sorolták. Az elektronika megjelenésével és fejlődésével azonban megjelentek a mozgó alkatrészek nélküli gépek.

Eszköz és összetevők

A mechanikus gép eszközének alapja a mechanizmusok (például egy forgattyús mechanizmus egy gőzgép részeként ). A külsőleg különböző gépek hasonló vagy hasonló mechanizmusokat tartalmazhatnak. De a legfontosabb alkatrészek mindig, minden gépben ugyanazok maradnak, mint pl.: motor, mozgó alkatrészek stb.

A gép energiaforrásként (mozgásként) működő motorból , erőátviteli és működtető berendezésekből, valamint vezérlőrendszerből áll . Az első három részt együtt általában motorszerelvénynek nevezik . A mechanikus hajtóművet erőátviteli mechanizmusnak , a mechanikus működtetőt pedig működtetőnek nevezzük .

A gépekben vagy a motor, vagy a működtető (vagy mindkettő) mechanikus mozgásokat hajt végre. A gép többi része más működési elveken alapulhat (például használja az optika, elektrodinamika stb. törvényeit).

A gépegység része, beleértve a motort és a sebességváltót is, a hajtás . A gépek mechanikus, valamint kombinált hajtásokat használnak - elektromechanikus, optomechanikus, hidroelektromechanikus stb.

A gép motorja és/vagy működtetője egy adott funkciót hajt végre, bizonyos mozdulatokat hajt végre - például szivattyúdugattyút, robotkart mozgat. Az ilyen eszközök tervezése olyan mechanizmusok létrehozásából áll, amelyek mindenekelőtt egy adott típusú és mozgástörvényt biztosítanak. Ezeket a problémákat a mechanizmusok és a gépek elméletének módszerei oldják meg .

Az autómotor fő jellemzője az általa kifejlesztett teljesítmény . A teljesítmény egyik első mértékegysége a lóerő (LE) volt. Annak ellenére, hogy az Orosz Föderációban elfogadták a Nemzetközi Mértékegységrendszert (SI), és a teljesítményegység watt , a lóerőket jelenleg is használják.

A mechanikus átviteli eszköz (átviteli mechanizmus) mechanikai energia továbbítására szolgál. Össze kell hangolni a motor és a hajtómű egymáshoz viszonyított helyzetét és mozgási paramétereit. Ez viszont lehetővé teszi az átviteli eszközök felosztását a következőkre:

Az autók osztályozása

Megbeszélés szerint

Szinte minden gép besorolható a következő három csoport valamelyikébe:

A modern gépek fejlesztésének irányzata a kombinált gépek - gépegységek létrehozása. A gépegység olyan műszaki rendszer, amely egy vagy több, sorosan vagy párhuzamosan kapcsolt egységből áll, és bizonyos hasznos funkciók ellátására szolgál. Általában a gépegység a következőket tartalmazza: motor , sebességváltó (lehet több is, vagy egyáltalán nem) és egy működő vagy erőgép . Jelenleg az információs gép gyakran szerepel a gépegység összetételében.

Az információs gépek energia- és munkagépek vezérlése olyan kibernetikus gépek megjelenéséhez vezetett, amelyek a mesterséges intelligencia rendszerek (robotok , manipulátorok, automaták és rugalmas gyártórendszerek) felhasználásán alapuló környezeti változásokhoz tudnak alkalmazkodni . A különböző munkagépek egy konstrukcióban való kombinálása a betakarítógépek megjelenését eredményezte, a különféle erőgépek kombinációja pedig lendületet adott a hibrid kivitelek kifejlesztésének.

Az egyetemesség mértéke szerint

A sokoldalúság foka szerint a gépeket három csoportra osztják: univerzális, speciális, speciális.

Automatizálási fok szerint

Az automatizálás foka szerint minden gépet kézi gépekre, automata gépekre és félautomata gépekre osztanak.

  1. A kézi vezérlésű gépek csak egy személy közvetlen részvételével látják el feladataikat. Egy személy elindítja a gépet, vezérli minden mechanizmusának működését, és bizonyos munkák vagy műveletek elvégzése után leállítja a gépet (fémvágó és famegmunkáló gépek, építőipari gépek, szállító- és szállítógépek, varrógépek stb.).
  2. Az automata olyan önműködő gép, amely egy adott vezérlőprogram szerint látja el funkcióját anélkül, hogy egy személy közvetlenül részt venne az anyagi tárgyak, energia vagy információ feldolgozásában, átalakításában, továbbításában és felhasználásában. Léteznek technológiai automaták (például automata fémvágó szerszámgépek, öntödei automaták, automata egységek stb.), energia (elektromos rendszerek automata készülékei és eszközei, elektromos gépek és hálózatok), közlekedés ( stoppolás , robotpilóta ), számítógépek, kereskedés (főzőgép, bolti gép), háztartási gépek. A munkakörülményektől és a felhasznált energia típusától függően léteznek olyan automaták, amelyek mechanikus, hidraulikus, elektromos (elektronikus), pneumatikus és kombinált berendezéseket foglalnak magukban.
  3. Az automata készülékek (félautomata készülékek) olyan gépek, amelyekben az előre meghatározott vezérlőprogram alapján végzett munkaciklus megszakad, és annak megismétlése kötelező emberi beavatkozást igényel (kávéfőző, mikrohullámú sütő stb.).

A gépek általános jellemzői

Egy gép csak akkor alkalmas a rendeltetésszerű használatra, ha rendelkezik a következő előírt jellemzőkkel:

Mindenekelőtt a gépnek teljes mértékben meg kell felelnie a tervdokumentáció, a specifikációk és a szabványok követelményeinek és normáinak.

Gépek funkcionális felépítése

Funkcionális jellemzői szerint a gép szerkezete összekapcsolt mechanizmusokat tartalmaz , amelyek mindegyikéhez egy adott funkció tartozik. A mechanizmusok állhatnak szilárd anyagokból , tartalmazhatnak hidraulikus , pneumatikus, elektromos alkatrészeket, amelyek működése folyékony, gáznemű testek , illetve elektromos áram felhasználásán alapul .

A funkcionális cél szempontjából a gépi mechanizmusokat a következő típusokra osztják:

Egy adott gép céljától, kialakításától és működési elvétől függően több azonos célú mechanizmust is tartalmazhat (például motorok vagy szivattyúk, sebességváltó vagy működtető szerkezetek), vagy hiányozhatnak a figyelembe vett mechanizmusok. A munkagép leggyakrabban három fő mechanizmusból áll: egy motorból, egy sebességváltóból és egy hajtóműből, vagy a tényleges munkamechanizmusból, amely meghatározza a gép specializációját, és amelynek érdekében a gépet létrehozzák (fémmegmunkáló gép, kombájn stb.).

Szerkezeti felépítés

Szerkezetileg a gép alkatrészekből, szerelvényekből és szerelvényekből áll . Ezen elemek mindegyike rendelkezik tantárgyi vagy funkcionális specializációval, teljes céllal, ugyanakkor összhangban van a gép többi elemével, így együtt egy integrált működési struktúrát alkot.

Gépalkatrészek

Részlet - a gép olyan eleme, amely egyetlen egész, amelyet nem lehet szétszedni roncsolás nélkül egyszerűbb alkotóelemekre. A modern gépek alkatrészeinek száma eléri a tízezret. A gépek alkatrészekből történő kivitelezését elsősorban az alkatrészek egymáshoz viszonyított mozgásának (szabadságfokának) biztosításának szükségessége okozza. De a gépek rögzített és kölcsönösen rögzített részei (linkek) is külön összefüggő részekből készülnek. Ez lehetővé teszi az optimális anyagok felhasználását, az elhasználódott gépek teljesítményének gyors helyreállítását, csak az egyszerű és elhasználódott alkatrészek cseréjét, ami megkönnyíti azok gyártását, biztosítja a gép összeszerelési folyamatának lehetőségét és kényelmét.

A gépészeti alkalmazás és elterjedtség jelei szerint az alkatrészek csoportokba sorolhatók:

Gépelemek

Csomópont - a gép olyan része, amely több alkatrész levehető vagy egy darabból álló kötése, amely a gép vagy a mechanizmus egyéb alkatrészeitől elkülönítve szerelhető össze, és amely bizonyos funkciók ellátására azonos rendeltetésű termékekben csak más összetevőkkel együtt. Minden egyes csomópont sajátossága, hogy funkcióit csak egy adott gép részeként tudja ellátni, amelyre szánták. Tipikus példák a szerelvényekre hegesztett házak, hidraulikus és pneumatikus hengerek, bolygószerkezetek, fékberendezések, orsóblokkok, átfutó tengelykapcsolók, biztonsági szelepek stb.

Összesítések

Az egység egy normalizált gépegység, amely teljes felcserélhetőséget biztosít, és önállóan látja el benne rejlő funkcióit. Ez lehetővé teszi, hogy az aggregátumokat ne csak egy adott gép tervezésénél alkalmazzuk, hanem belőlük a gyártási igényektől függően különböző elrendezésű gépeket (gépegységeket) állítsunk össze. Így például a gépgyártásban széles körben használják a moduláris gépeket, amelyek csak normalizált elemeket (aggregátumokat) tartalmaznak erőasztalok, többállású forgóasztalok, erőfejek, orsódobozok és hidraulikus panelek formájában. A szabványos csatlakozási méreteknek köszönhetően ezekből az elemekből különféle célú moduláris gépek szerelhetők össze.

A gépeket alkotó egységek tipikus példái az elektromos motorok , sebességváltók, szivattyúk, különféle célokra, hidraulikus egységek hidraulikus erősítő formájában, elektromos áramfejlesztők , kompresszorok és még sok más. A mezőgazdasági termelés egyes gépeit aggregátumokból állítják össze; nagyszámú egység része a gépgyártás , a szállító- és szállítóeszközök, a vegyipar és a feldolgozóipar gépei, a kohászati ​​gyártás hengerművei .

Az interakció jellemzői az "ember-gép" rendszerben

Az „ember-gép” rendszer olyan rendszert jelent, amely egy emberi kezelőt (kezelők egy csoportját) és egy gépet foglal magában, amellyel munkatevékenységet végeznek. Az „ember-gép” rendszer a vezérlőrendszerek speciális esete, amelyben a gép működését és az emberi tevékenységet egyetlen vezérlőkör köti össze. Az ember és a gép közötti kapcsolat megszervezésében nem annyira anatómiai és fiziológiai , mint inkább pszichológiai tulajdonságaié a főszerep : észlelés, memória , gondolkodás , figyelem stb. A géppel való információs interakciója nagymértékben függ. egy személy pszichológiai tulajdonságairól. Ennek a kölcsönhatásnak a jellemzői a mérnökpszichológia, az általános rendszerelmélet és annak alkalmazott iránya, a rendszermérnöki tanulmányok tárgya.

A rendszer az általános rendszerelméletben egymással összefüggő és kölcsönhatásban lévő elemek együttesét érti, amelyek egyetlen probléma megoldására szolgálnak. A rendszereket különféle szempontok szerint lehet osztályozni. Az egyik ilyen lehet az emberi részvétel mértéke a rendszer működésében.

Ebből a szempontból megkülönböztetünk automatikus, automatizált és nem automatikus rendszereket. Az automata rendszer működése emberi beavatkozás nélkül történik. A nem automatizált rendszerekben az irányítási műveleteket kizárólag egy személy hajtja végre, az automatizált rendszer működésében mind a személy, mind a műszaki eszközök részt vesznek. Szigorúan véve ez utóbbi rendszerek „ember-gép” rendszerek.

A gyakorlatban sokféle ember-gép rendszert használnak. A jelek következő négy csoportja lehet osztályozásuk alapja:

Tudományos alapok

A gépek fejlesztésének és üzemeltetésének tudományos alapja a géptudomány  - a tudomány és a technológia olyan ága, amely a rugalmasan deformált állapot tervezésével, számításaival, módszereivel és kísérleti meghatározásával foglalkozik; alkatrészek, szerelvények, egyedi mechanizmusok és gépek egészének tesztelése, gyártása, üzemeltetése és javítása ; racionális tervezések kialakítása, a gépalkatrészek hatékonyságának, megbízhatóságának és tartósságának növelése; új fejlesztések és meglévő műszaki és tervezési megoldások fejlesztése, amelyek javítják a munka minőségét és hatékonyságát, technológiai területtől és a gépek rendeltetésétől függetlenül.

A géptudomány általános problémái

Az általános mechanikai problémák a következők:

A gépészet alkalmazott problémái

Az alkalmazott mérnöki problémák a következők:

Gépek számítása, tervezése és tesztelése

A géptudomány ezen irányában a tényleges problémák a következők:

Egyéb jelentések

Lásd még

Jegyzetek

  1. ↑ 1 2 Gépcikk a Great Soviet Encyclopedia- ból . 
  2. ↑ Az American Heritage Dictionary, második főiskolai kiadás. Houghton Mifflin Co., 1985.
  3. ↑ Chambers, Ephraim (1728), Table of Mechanicks , vol. 2. kötet, London, Anglia, p. 528, 11. tábla  .
  4. ↑ Vitruvius. Tíz könyv az építészetről. - M . : a Szövetségi Építészeti Akadémia kiadója, 1936. - 332 p.

Irodalom