Text
                    


Раньше весь человеческий ум, весь его гении творил только для того, чтобы дать одним все блага техники и культуры, а других лишить самого необходимого — просвещения и разви- тия. Теперь же все чудеса техники, все завоевания культуры станут общенародным достоянием, и отныне никогда челове- ческий ум и гений не будут обращены в средства насилия, в средства эксплуатации. в. и. л г пин В течение ближайших 15 лет СССР выйдет на первое место в мире не только по общему объему производства, но и по производству продукции на душу населения, в нашей стране будет создана материально-техническая база комму- низма, что вместе с тем будет означать великую победу Советского Союза в мирном экономическом соревновании с наи- более развитыми капиталистическими странами. (Из Контрольных цифр развития народного хозяйства СССР на 1959—19(15 годы, утвсг Ждепиых XXI съездом КПСС)

l/е^с^ая/ <Ун ци^лот) ст ДЛЯ СРЕДНЕГО ч—Л СТАРШЕГО ВО? РАСТА Т О /И и? ТЕХНИКА
ГЛАВНАЯ РЕДАКЦИЯ Д. Д. БЛАГОЙ, В. А. ВАРСЛНОФБЕВЛ, Б. Л. ВОРОНЦОВ-ВЕЛ ЬЯ MI11IOB, П. Л. ГЕНКЕЛЕ, И. К. ГОНЧАРОВ, Г. И. ДЖИБЯЛДЗЕ. Л. В. ЕФИМОВ, И. Л. КЛИРОВ, Л. I . КАЛАШНИКОВ, Л. A. КАССИЛЬ, Н. П. КУЗИН, Л. Н. ЛЕОНТИЕВ. А. Р. ЛУРИЯ. А. А. МАРКОСЯП, Л. И. МЛРКУШЕВПЧ (главный редактор), С. Я. МАРШАК, В. Ф. ПЛТЛЛИ, М. В. ИЕЧКИНА, С. В. ОБРАЗЦОВ. Ь П. ОРЛОВ. О. Н. ПИСАРЖЕВСКПП, С. Д. СКЛЗКПН, Ф. Д. СКАЗКИ!!. Л. Л.СМИРНОВ, В. И. СОБОЛЕВСКИЙ. Л. И. СОЛОВБЕВ.Л. И.Т.1 МОФЕЕВ. Т. С. ХАЧАТУРОВ, Ю. В. ХОД.АКОВ, К. И. ЧУКОВ СКИЙ, В. И. ШАЦКАЯ. Д. А. ЭПШТЕЙН НАУЧНЫЕ РЕДАКТОРЫ ОГО ТОМА Т. С. Хачатуров, Г. И. Бабат, А. А. Бромберг Заместитель еловного редактора 77. А. Мурнгн Заведующий производственным отделом заместитель директора издательства .7. 1\ Саарский Заведующий редакцией Б. Л. Бараш. Ученый секретарь главной редакции II. V Аксс.1ьрад
р^ержвцуе Учитесь, думайте, трудитесь, дерзайте! | Г. М. К рж и яГа и о веки л 115 МАШИНА ОСНОВА СОВРЕМЕННОЙ ТЕХНИКИ От орудий первобытного человека до современных машин — И. Я. Конфедератов........................... Промышленное предприятие - Д. М. Беркович Машины и детали машин А. А. Бромберг Что такое машина . Двигатель . . в Исполнительные органы Передачи в машинах Системы управления машиной . . . Требования, предъявляемые к машинам . Детали и узлы машины Соединения ............... Валы, их опоры и сое (мнения Детали передач Хотовое оборудование Тормоза . . . . Что такое стандартизация Язык техники - Л. Г. Ларионов 5
СОДЕРЖАНИЕ Как создается машина — Л. Л. Б р о м б е р г Что такое технология машиностроения — Д. М. Беркович Сколько стоит машина — Л. Я. Г а л ьперштей и Копка-штамповка И. Пешкин Искусство нагревать металл Два способа Ковочные машины Автоматический кузнец Холодная высадка , . Металл и форма — И. П е ш к и п Выбор материала Как делают отливки Литейные без земли . . . . . . Обработка металлов ре пишем — Д. М. Беркович Как сваривают металл 10. Л. М о р а л е в и ч . Новейшие методы обработки — Д. М. Беркович Ультразвук работает . . Электроэрозпонная обработка Защита металла — Б. В. Л нпу я о в .... . . Контрольно-измерительная техника — |3. II. 11 о р л я | Инструменты точности Что такое взаимозаменяемость и допуск Инструменты «ловцы» микронов Что такое дефектоскопия — Л. <1. Д о р о ф е е в Рептгено- и гамма просвечивание . Ультразвуковой метод . Магнитные и электромагнитные методы Люминесцентный метод и метод красок Метод вихревых токов На машиностроительном заводе Ю А Долматовский Автоматика - Г. И. Б а б з т . . . Немного истории Станки-автоматы Обратные связи . . Автоматические регуляторы . Положительные и отрицательные обратные связи Обратные связи в живых организмах Езда на перекладных н реле . Взаимные превращения . . . Расставим усилители и реле по полкам............... «Живые реле» . . » . . . - «Органы чувств» и «мышцы» современных автоматов Станки автоматы с обратными связями Автоматические линии ... Автоматы пилоты и машинисты Автоматика будущего . Меченые атомы — Б. И. С м а г н п Измерители глубин Контроль на ходу Сигнал из закрытого котла Вредные заряды . . Атомы сообщают................. . , . . . , ... На переднем крае — Б. В. Ляпунов . ....................... 61 67 71 76 77 79 86 81 82 83 86 88 97 101 103 . 105 108 109 111 . 112 . 118 . 119 12( 121 122 125 127 . 128 129 . 130 131 . 132 133 134 135 136 137 13ft» 13/ . Г.1 6
СОДЕРЖАНИЕ ЭНЕРГИЯ — ДВИЖУЩАЯ СИЛА ТЕХНИКИ Энергия в технике — И. Я. Конфедератов Электрификация нашей страны А. Б. Маркин .... Генераторы апорт ми и двигатели — И. Я. Конфедератов Тепловые двигатели . , . Гидравлические двигатели Вторичная энергетика . . . Фабрика тепла и электричества . I. Г. Ларионов Как работает мощная гидроэлектростанция II. А. Караулов Атомная электростанция — Б. И С м а г и в Как устроены реакторы .......... Однородные и неоднородные . . , Перенос энергии........ Первые киловатт-часы Что будет завтра _ . . . Постоянный п переменный ток н технике — Л. Г. Ларионов Энергетика будущего А. Б. М а р кн и . ... Токи высокой частоты в технике — Г. И. Б а б а т Колебания и волны . . . Излучение и излучатели У истоков радиотехники Спусковые механизмы Электронные и ионные вентили . Электронные «свистки*......... Молекулярные генераторы . . Мир квантов........... Области света и звука Зона тепла . . «Ничейная земля* Температура Путь одного направления Безбрежный океан колебаний Радиоволны Телевидение . Радиолокация Радиотелемехапика Высокочастотный нагрев Электромагнитный луч-резец Высокочас готный транс порт Атака атомного ядра .... Проводная связь — Л. В. Кокосов Как организована связь . Что передается по проводам Путь телеграммы . . Фабрика разговоров . . . . Автоматические вместо ручных . Через материки и океаны . На высокой частоте . Будущее начинается сегодня Мир электроники — Г. II. Б а б а т . Полупроводники в технике — К. Л. Гладков 7
СОДЕРЖАНИЕ КАК ДОБЫВАЮТ ПОЛЕЗНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ И ПОЛУЧАЮТ МЕТАЛЛЫ Шахта — подземным завод—И. А. Васильков . 237 Карьеры — И. А. Васильков . . 245 Добыча нефти и газа С. Ф. Васильев . 248 Бурение скважин . - . . — Добыча счсрного золота» . 250 «Оживление» скважин _ . ... , 251 Газ и его использование . . Как транспортируют нефть и газ . . . 252 Хранение нефти и газа ... ...... 253 Подземная газификация — II. А. Васильков. . . 254 Металлургический завод — И. Пешкин. 257 Железо, сталь, чугун . . . — Что нужно для плавки . . ....... — Как устроены доменные печи 259 Бессемеровская сталь 260 Мартеновская печь . . .261 Легированная, иле специальная, сталь . 263 Рождение стального елптка .... — Блюминги и слябинги ............... 264* Металл приобретает форму ... . 265 Сегодня и завтра . . ... 267 Цветные металлы — Н. М. Высоцкая. . . 268 Алюминий Н. М. Высоцкая.. . 273 Сделано из порошков — Б. В. Ляпунов ............278 ХИМИЧЕСКАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ Химия служит человеку - Д. А. Эпштейн Первое химическое открытие ... ............. Использование огня для получения керамических изделий . . Люди овладевают способом восстановления железа ... Об алхимиках............... . . ............ Когда возникли химия и химическая технология Проблема соды Развитие производства серной кислоты Отброс ли хлористым водород? Проблема питания На смену природным красителям приходят синтетические Химики синтезируют высокомолекулярные вещества . Как химики управляют реакциями Химические заводы................... Химическая промышленность СССР Ра шитне большой химии ........... Превращения нефти и угля — В. А. Юфив Первичная переработки нефти Переработка угля ... ................. Материалы неограниченного выбора О. II. Писа рже век и и . . Незаменимые качества Как создаются молекулы-гш амты . Переработка полимеров........................................ Как производят питание для растении — С. И. В о л ь ф к о в и ч и II. А. П ос пел и в . ... Какие Гн.шают удобрения ... ................. . . . . 281 283 285 286 287 288 289 290 319 8
содержание Азотные удобрения ........ Как производится аммиачная селитра Как получают фосфорные удобрения Калийные удобрения Микроудобрения . . Комплексные (смешанные и сложные) удобрения Как удобрения повышают урожай........................... Как развивается промышленность минеральных удобрений в СССР Увлекательные перспективы . 320 326 КАК ДЕЛАЮТ ОДЕЖДУ И ПРОДУКТЫ ПИТАНИЯ Путь одежды — 3. П. П р е о б р а ж с некая Из чего делаются ткани Натуральные текстильные волокна Химические волокна Как из волокна получается пряжа Как делаются ткани и какие они бывают Как шьется одежда .... Как делают обувь — 3. П. Преображенская Паша пшца — А.Д. Беззубов Пекарь-автомат — Г. Ю р м п и . Завод обедов, завтраков и ужинов — Г. Ю р м и н Что такое волчок . Машина миллионер ♦Пельменемет» . . . Сосисочный шприц Автомат для пирожков ....................... ... Первая пища — Е. Б. Борисов и И. И. П я т н о в а Чудесные кристаллы Е. Б. Борисов и II. II. Пятно ва Искусственный холод — В. И. Канторович Каток летом - - . Холодильные машины Свежие фрукты круглый год Искусственный климат Отопление холодом . Глубокий холод МАШИНЫ В СЕЛЬСКОМ ХОЗЯПСТВЕ Фабрики сельскохозяйственного сырья А. В. Е л е и е в Агрегаты ... • Многоотраслевое хозяйство Машины на полях Сев Уборка урожая Воз де. 1 мпа пне кукурузы Машины для овощей Как убирают сено Животноводческая ферма . . . Как осушают болота — М. Е. М а цеп у ро Тракторы А. А. Бромберг. 327 . 349 . 350 . 331 . 352 . 355 . 360 361 363 . 368 . 369 . 370 371 . 372 . 375 а
СОДЕРЖАНИЕ КАК ЛЮДИ СТРОЯТ И.» дерева, металла, камин - А. Я. Козаков Камень .... ... Дерево . Сделано иа глины Сталь Цемент Железобетон . Дом на конвейере ... ... Дом, в котором мы будем жить О. Н. Я иицкии и В. Р. н е в Р а н- 412 Покорение воды К. М. Зубрпк . 415 Машины строители — А. А. Бромберг. 421 Стальные лесорубы и землекопы . . — Вода-строитель............... . 424 Каменные заводы и мельницы . Машины строят дороги 425 Машины забивают сваи 426 Машины поднимают и переносят грузы . . 427 ТЕХНИКА ТРАНСПОРТА Железная дорога Т. С. Хачатуров Корабли— |3. II. Перля| Родословная корабля . . . Как устроен корпус корабля Рангоут . . . Паруса и такелаж Надстройки п рубки Почему корабль плавает Двигатели и движители Какие бывают суда Стонвни кораблей Как находят адрес в океане А втомобили Ю. А. Долматовский Автомобиль «Москвич 507» . 429 . 443 . 445 . 448 . 449 . 450 . 451 . 433 . 458 . 459 . 461 465 За рулем . ................ ... 470 Машины нашего неба А. М. М а р к у ш а . 473 Сложное начинается с простого - 475 Воздушный лайнер . 476 Крылатые паши защити и ьи 47g Крылатые помощники . 480 Самолет возвращается 481 Полет без крыльев . 482 Как техника помогает водить самолеты - Б. В. С т е р л и г и в . . 485 От ракеты до космического корабля К. А. Г п л ь а и н . 489 ТЕХ НИНА ПА СЛУЖБЕ НАУ КН И ИСКУССТВА Машины математики В. Д. 11 е к е л и с . . 497 «Vmiimh.» автомат . . .... . . 498 Молниеносный счет.............................................. 3Q0 10
СОДЕРЖАНИЕ Электронная «вертушка» Чудесные цепочки Невид^имым пером Электронная арифметика Электронный командир Единица равна тысячам Машина управляет . . . У операционного стола А. А. Дорохов Электрические разведчики Оружие хирурга Искусственное сердце . Врач слышит через стону . Пушка направлена па опухоль - Фотоаппараты — «.I. Я. Гальперштейн. Ожившая фотография Л. Я. Г аль пер штейн Бумага растет в лесу — А. А Дорохов Откуда пришла бумага . От бревна до кашицы Машина гигант . . . От кашицы до листа . Как печаталась эта книга — А. А. Дорохов. Буквы торопятся по местам . Картинка из точек За три секунды Механический художник . . Как листы становятся книжкой . . 500 . 502 . 503 304 - 505 - 507 509 51и . 512 519 . . 520 521 522 . 523 524 525 . 326 527 Выставка достижений народного хозяйства СССР— С. Пипов 528 На выставке будущего — М. Васильев 530 ВЫДАЮЩИЕСЯ ИНЖЕНЕРЫ И ИЗОБРЕТАТЕЛИ И. И. Ползунов Д. М Беркович И. П Кулибин — Д. М. Беркович Джемс Уатт Механики Черепановы Джордж Стефенсон — П. П. Аносов И. П Б. С. Якоби Л. Я. Д. К. Чернов А. А. П Н. Яблочков ЛЕ А, П.Лодыгнн- М. II Томас \лва Эдисон II. Е. Жуковский Д. В. Г. Шухов Л. Я. Рудольф Дизель М. А. С. Попов .1. Я. Г М. 1L Поступал ьская Никола Тесла Т. К. Гладков В. С. Виргинский В. С. Виргинский е ш к п и ... I альперштейн С ы п р н я г и п а II. Поступальская Пост у па л ьская . М. II Поступальская М. Беркович К о з а к о в II II о с т у п а л к с к а я альперштейн К. 3. Циолковский Б. В. Ляпунов А. II. Крылов С. В. Лебедев Д. М. Беркович Т. К. Гладков 11
СОДЕРЖАНИЕ Юные любители техники — Л. Е. Ста х у рек и и Как строят модели Е. [I. Москатов., Работайте коллективно . Знакомство с описанием . . . . Подбор деталей и материалов Ваши инструменты «Игра в кубики» Испытайте модели СПРАВОЧНЫЙ ОТДЕЛ Что читать по технике Б. В Ляпунов Указатель имен и предметов В. Л. Гааьминас и Знаешь ли ты? С. В. Альтшулер, Jl. А Я. Козаков Б. J ми три ев 583 А. Г и л ь б е р г,
Мир машин (художник М. Д. Киселевич) . . . . • . 52 Па обороте: Деталь и ее чертеж (художник А. Л. Петров) Ковочный пресс с манипулятором (художник В. И. Добровольский) ... 80 На обороте: Литейный цех (художник В. Н. Добровольский) Положительные и отрицательные обратные связи (художник С. Г. Наумов) 132 На обороте: Усилители и реле (художник С. Г. Наумов) Автоматическая линия для производства шариковых иодпшпиикол (художник Л. С. Вен- дров)................................ . . . ............ 144 Па обороте: Мировой баланс энергии (художник С. Г. Наумов) Схема действия теплоэлектроцентрали (художник А. В. Петров) ...... 168 Па обороте: Разрез котельной и машинного зала теплоэлектростанции (художник Б. А. Малышев) Разрез гидроэлектростанции (художник Б. Г. Дашков) . . 176 На обороте: Схема действия атомной электростанции (художник В. И. Пре ображенскпч) Проект плотины через Берингов пролив (художник Н. И. Кольчицкий) . 192 На обороте: Путь радиоволн (художник В. Н. Добровольский) Телевидение (художник В. Н. Добровольский) ... ........ 208 Па обороте: Радиолокация (художник В. Н. Добровольский) Угольная шахта (художник Л. М. Фомин) ....... 244 Па обороте: Карьер (художник В. Н. Добровольский) Нефть и газ — сырье для производства горючего и химических продуктов (художник А. Л. Бельский)........................................................ .... 256 На обороте: Схема металлургического цикла (художник Б. И. Нестеренко) Непрерывная разливка стали (художник В. Н. Добровольский) 272 На обороте: Отрасли химической промышленности (художник Ф. С. Борисов) Перегонка нефти [художник В. А. Долматов) ... . . 304 На обороте: От шерсти и хлопка к тканям (художник К. К. Соколов) Хлебозавод-автомат (художник Б. А . Алимов) . . 352 На обороте: Леший каток и схема действий его холодильной установки (художник Н. М. Нольчицкий) Самоходный комбайн СК-3 (художник С. Г Наумов) ................................ 376 На обороте: Гусеничный трактор (художник Л. С. Вендров) Строительство из камня (художникО. Н. Яницкий) . . ... 392 Па обороте: Строительство из дерева (художник О. И. Яницкий) Строительство из глины (художник В. В. Раннее) . . 400 На обороте: Строительство из металла (художник В. Р. Раннее) 13
Железобетон строительный материал (художник В. Р. Раннее} 4'>8 На обороте: Железобетонные сооружения {художник О Н. Яницкий) Сборка жилых домов {художник В. Р. Раннее) . . 412 Па обороте: Современная трех комнатная квартира {художник О.Н. Яницкии) Тепловоз ТЭ-3 {художник О. М. Френкель) . . 432 II а обо р о те: Панорама железнодорожном!Станции (художник В. Г. Белкин) Турбоэлектроход (художник Л/. П. Гетма некий) ... . . . 448 II а обороте: Лнтомобил.» *Москпнч-407й (художник К). А. Долматовский) Морской порт (художник М. II. Гетманский) . . . . 456 Па обороте: Самолет ТУ-114 (художник Л. С Вецдров) Основные узлы автомобиля «Москвич-407», 6 таблиц (художник В. С. Кобы линский) ... . . . . 464—468 Двухколесный транспорт, 2 таблицы (художник В. С. К'сбылинекий) 470 Типы легковых автомобилем (художник Э. Р. Молчанов) . ...... 472 Па обороте: Тины грузовых и специальных автомобилей и автобусов (художник Э. Р. Молчанов) Техника па службе вождения самолетов, 4 таблицы (художник А. Бирюков) . . 488 Советский космический корабль прокладывает путь человеку к звездам (худож ник П. II. Гришин). . . ...... ................. 492 Па обороте: В кабине космического корабля будущего (художник И. II. Гришин) Генеалогическое дерево реактивных двигателей (художник А. И. Кузнецов) . . . 496 На обороте: Электронная счетная машина (художник А. В Петров) Фотоаппараты (художник Л. С. Вендрос.)................................... 512 На обороте: Виды съемок кинофильмов (художник Г. И. Коровин) Так делают печатную форму для цветных иллюстраций (художник Л. С Венд ров). 526 На промышленной выставке будущего (художник К. М. К у зги ное) ........ 536 На обороте: Корабль будущего (художник В. М. Кузгинов)
м а и w £ а и т е / ТТорогие друзья, юные люиители техники, чи- татели Детской энциклопедии! Вы получили книгу, которая познакомит вас, может быть, впервые с вашей будущей про- фессией. Вы узнаете, как работают энергетики, машиностроители, механики, токари, бетон- щики... Но прежде, чем вы начнете читать, мне хочется сказать вам несколько напут- ственных слои. В жизни я видел много такого, чего вы не увидите никогда. Может быть, вам трудно будет понять меня. Но все-таки постарайтесь и понять и запомнить мои слова. Вы знаете, какой нс ликолепный город наша столица Москва. Проспекты, огромные зда- ния, каменные набережные, высокие мосты, потоки автомашин, красивейшее в мире метро. Но я помню Москву с маковками церквушек, помню цоканье лошадиных подков на тря- ском булыжнике, лотки с зеленью в Охотном ряду. Мои современники, товарищи, сверстники превратили купеческую Москву в социалисти- ческую. Вы видите результат, а я вспоминаю труд инженеров, каменщиков, землекопов... В начале 1959 г. мы с вами читали решения XXI съезда Коммунистической партии. Какие сияющие перспективы! Наша страна станет пер- вой в мире промышленной державой. Будет создана, уже создастся материальная база ком- мунизма. Самый короткий в мире рабочий день, самая высокая производительность: 86 91 млн. Т стали, 230—240 млн. Т нефти, 500 520 млрд, квт-ч электроэнергии! 500—520 миллиардов киловатт-часов! Что говорят вам эти цифры? Возможно, вам представляется все это гран- диозным, но естественным. Вы родились в мо- гучей промышленной державе — первой в Евро- пе, второй в мпре. Промышленную державу вы получаете от своих отцов в наследство. Вы знаете, как велики силы и богатства Советской страны. А я помню героический труд, пх со- здавший. Ведь я жил еще в дореволюционной, отста- лой России. Я видел бурлаков на Волге, помню крестьян в лаптях, гнувших спину над допотои ной сохой, помню унылое брюзжание некоторых интеллигентов: «Куда уж, где уж нам до загра- ницы! Мм—лапотники, мы —самоварнпкп. Вот в Парпже культура, вот в Берлине—тех- ника!» И когда в первые суровые годы существо- вания Советской власти был поставлен вопрос: «Что делать в области экономики?», - ответ был найден не сразу. Много раз великий Ленин совещался с инженерами и экономистами. Мы все искали тот решающий рычаг, с помо- щью которого можно было бы быстро поднять советскую экономику. Вспоминаю, как 26 декабря 1919 г. Вла- димир Ильич вызвал меня в Кр< мль. В этот вечер мы много говорили об э юктрификацпи. Я знал, что не было лучшего средства отвлечь Ильича от тяжелых забот, как рассказать емх о после Й1НХ завоеваниях науки и темшкг А интересовали его, конечно, прея; 1е всего те 15
УЧИТЕСЬ, ДУМАЙТЕ, ТРУДИТЕСЬ, ДЕРЗАЙТЕ* достижения, которые могли найти приложение у пас п стране. В то время я управлял подмосковной элек- тростанцией «Электропередача»)—первой в пашей стране и даже первой в мире электростанцией па торфе. В те тяжелые годы, когда центральные губернии были отрезаны от нефтяного Баку и угольного Донбасса, когда Ленни должен был лично следить за каждым вагоном топлива,посту- пающим в Москву, скромная станция «Электро- передача» играла важную роль в снабжении Москвы электрпчестпом. II вот я рассказал Владимиру Ильичу о воз- можностях использования подмосковного тор- фа. Торф мог бы стать базой для электрифи нации. Но, чтобы получить достаточное коли- чество торфа, нужно было усовершенствовать технику добычи: не горбом и лопатами, а ма- шинами следовало его добывать. В тот же день поздно вечером кремлевский курьер доставил мне на квартиру срочный па- кет от товарища Леппиа. «Меня очень заинтересовало Ваше сообще- ние о торфе»,— писал Владимир Ильич. И за- тем он просил поскорее составить для печати статью о торфе, tro запасах и значении для электрификации. Предлагался даже план ста- тьи. Поручение Лепина было выполнено. Ста- тья появилась в «Правде». Вскоре по просьбе Ильича я наппсал и другую статью — об электрификации промыш- ленности и послал ему на просмотр. В этой статье доказывалось, что подъем промышлен- ности тесно связан с электрификацией. С увле- чением я нарисовал будущее электрификации молодой Советской республики. На другой день Лепин прислал мне такое письмо: «Глеб Максимилианович! Статью получил и прочел. Великолепно. Нужен ряд таких...» Далее в письмо Владимир Ильич указал, что нужно дополнить статью предложениями о плане электрификации России: «Примерно: в 10 (5?) лет построим 20—30 (30 50?) станций. Чтобы всю страну усеять центрами на 400 (пли 200, если по оси зим боль- ше) верст радиуса; па торфе, на воде, на слан це, на угле, па нефти... Через 10 (20?) лет сделаем Россию «электрической». Надо увлечь массу рабочих и сознательных крестьян вели кой программой на 10—20 лет... Позвоните мне, пожалуйста, получив это ПИСЬМО, и мы поговорим». Это замечательное письмо послужило ос новей для технической разработки Государ- ственного плана электрификации России ГОЭ. 11*0. От него ведет свою историю элек- трификация нашей страны. Вспоминаю, как накануне VIИ Всероссий- ского съезда Советов, на котором впервые был оглашен план ГОЭЛРО, я выступал в Колоп- пом зале Дома Союзов с предварительным док- ладом о плане электрификации. Мраморный зал с роскошными люстрами был не топлен. Я стоял на трибуне в пальто, видел перед собой истощенных голодом людей. Сколько раздраженных, сколько враждебных выкриков слышал я по своему адресу: «Страна погибает от голода и тифа! На ули- цах Москвы дохлые лошади! А тут инженер- практик рассуждает о гигантских стройках, о миллиардных вложениях, об электрической стране будущего! Как барон Мюнхгаузен, сам себя собирается вытащить из болота за волосы!» И все же, несмотря ни на что, Несмотря на интервенцию, гражданскую воину, блокаду, мы ленинский план осуществили. Построили Ша- турскую электростанцию на торфе и Кашир- скую на подмосковном угле, а затем и Вол- ховскую, и Днепровскую, и еще Волжскую им. В.И. Лепина — небывалую, невиданную, ко- торая одна дает электроэнергии в несколько раз больше, чем все электростанции царской России. Теперь строится еще более мощная Братская гидростанция на Ангаре, самая мощ- ная в мире, и много других тепловых и гидро- электрических станций. За 38 лет со дня принятия великого плана выработка электрической энергии увеличилась у нас б 466 раз. И мы ставим себе задачу в ближай- шие 15 лет выполнить более ста программ ГОЭЛРО! Громадный путь прошла советская энергетика от подмосковных торфяных болот до сверхмощных тепловых турбин, до Порогов Ан- гары, до атомных электростанций. П все это произошло на моей памяти, все сделано руками моих современников, сверстников, товарищей, знакомых. Многих я знал лично, помню пх трудности, сомнения, неудачи, находки... Интересней тую жизнь прожил я, но ваша будет еще интереснее. При вас будет создана Единая энергетическая система. Она евнжет все электростанции страны и одни узел, будет распределять яотокп электричества по всей Европейской России, а затем Сибири п Сред- ней Азии, позволит охватить централизованным энергоснабжением все города, промышленные и сельские районы нашей страны. Прп вас будут включены в сеть новые источники энер гии — Солнце, подземное тепло, прп вас всту- пят в строп многочисленные атомные станции 16
В. И. ЛЕНИН У НАРТЫ ЭЛЕКТРИФИКАЦИИ РОССИИ
УЧИТЕСЬ. ДУМАЙТЕ, ТРУДИТЕСЬ, ДЕРЗАЙТЕ f в------------------------------------------ Вы сумеете преобразовать природу, смягчи и. зиму, управлять морскими п воздушными те- чениями, искоренить стихийные бедствия — наполнения, ураганы, извержения, землетрясе- ния. Вы будете создавать ио своей волг чудес ные плоды, цветы и растения, будете изучать н осваивать Луну, Марс, Венеру н другие ила петы, уничтожите болезни, продлите жизнь вдвое, втрое... Даже тру дно представить себе блистательные перспективы жплвн, пауки н тех пики в ближайшие полнена, тру рю продета вить то, что иы еде,.чаете своими руками. Ваши горизонты шире, по это потому, что мы — ваши прадеды, деды и отцы — расчистили дорогу д 1я вас, nponi.ni самый трудный и опасный уча- сток пути. Вы бу 1е.те жить в коммунизме. Во это не шачнг — без труда! Глубоко ошибаются те пу- стоцветы, которые уповают па счастливым слу- чай, вместо того чтобы работать ио плану. Успех всегда пропорционален затраченному7 труду . Поистине справедливы слова, что гений — это на одни процент вдохновение и на 99 про- центов — труд и терпение. Глубоко ошибаются п те белоручки, кото- рые чуждаются физического тру да, [умают, что вся работа и будущем сведется к пажи манию кно- пок. Ведь прежде, чем нажимать кнопки, преж- де, чем управлять машиной, нужно задумать ее, сконструировать, изготовить детали, собрать и отрогу ли ропать, проверить п тогда уже пуст пть в ход. Вы будете бетонировать, сваривать, пи лить, сверлить, шлифовать, чертить, рассчиты- вать. Вам изрядно при цигя поработать п ру- ками п головой в своей жизни. Готовьте себя к сложному, многообразному труду. Учитесь, чтобы трудиться как следует, читайте книги, посвященные пауке п технике! Будьте трудо- любивы, требовательны к себе и скромны... Мне выпало и жизни не шкое счастье в те- чение тридцати лет встречаться с самым трудо- любивым, требовательным н скромным из нс- лнкпх люден, с величайшим гением челове- чеечва Владимиром Ильичем Лениным. 0<»ра.; его незабываем! Небольшого общения с .Лени- ным было достаточно, чтобы почувствовать его особую бодрящую силу, энергию борца, страст- ного, находчивого и много знающего. Ильич был преисполнен самоотверженной любви ко всем «страждущим и обремененным». И особен- но отличался он исключительной простотой. Косном Ленина всегда был прост, обычен н опрятен. Фразерства он по выносил, высоко ценил меткое, простое, всем попятное слово. В самые отнстстнснныс моменты своей жизни он всегда был самим собой. Необык и шеппын трудо- любец, Владимир Ильич обладал необычайной способностью к неустанной и непрестанной ра- боте над собой, редким умением организовать свой рабочий [еш. п часы досуга. Вся жизнь Ленина, псе черты его служат замечательным примером для подражания. Я не говорю нам: «Будьте, как Ленин!» Такие, как Ленин, рождаются один ра ? в эпоху. Но старайтесь подражать ему, будьте достойны ваппя пионера -ленинца н члена Ленинского комсомола. Я живо помню, как потом пл своих выступ ленпп Вла димир И |ьич сказа i, что тому по- колению, к которому' принадлежит он сам п его сверстники, уже не удастся дожить до светлых и радостных дней коммунизма. А вот те малыши, которых я впжу на ру- ках многих матерей, вот эти счастливцы узна- ют подлинную суть коммунизма, говорил он. Малышп, о которых говорил Ильич.— это ваши отцы и матеря. Мечта Левина сбывается. Ваши родители войдут в коммунистическое об- щество на склоне жизни, вы — в цветущем возрасте. Им н вам, сегодняшним школьникам, предстоит величайшая задача —завершить стро- ительство ком муппзма. Будьте достойны этой чести, готовьте сей- час ваши руьп, головы я сердца! Учитесь» думайте, трудитесь, дерзайте! За работу, друзья!
ашина-осно&а современной т ехнн к и 11СЛИТ1 и. неся ак вы думаете, кто был самым богатым, самым обеспеченным человеком в пашей стране три- ста лет назад? Ну конечно мос- ковский царь— «государь и по- Русп». II, разумеется, условия жизни у пего были гораздо лучше, чем у лю- бого из его подданных. А и.'дь ио существу жил московский царь плохо! Комнаты п его дворце были низкие, душные, темные. Узкие окна пропускали со- вс"м мало спета. Вечером царские покои осве- щались носковыми спечамп п мае пшымп лам- памп, они копгплп и чадили, з света давали ОТ ОРУДИЙ ПЕРВОБЫТНОГО ЧЕЛОВЕКА ДО СОВРЕМЕННЫХ МАШИН немного. Не было в царском жилище ни газа, пи электричества, ни водопровода, ни панной, пи лифта, пи холодильника. Царь не получал телеграмм, нс читал газет и риалов, не пользовался гелефопом, радио- приемником и телевизором. Он никогда не видел кинофильма, пе садил в аптомобнлй в поезде, па пароходе илп в метро, пе летал на самолете. Hi сп т он тяжелую п псу (обпую оде- жду. Питался сытно, но однообразно, не шал пп кофе, пи чая, пи сахара, ни мороженого. ин даже. . картофеля. Ка кдын из пас, рядовых граждан СССР, живет неизмеримо п'чше. 19
МАН1ИПА— ОСНОВА СОВРЕМЕННОЙ ТЕХНИКИ Могучая техника наших (пей помогает лю- дям во всех областях новее (невноп жизни. Мы так привыкли к технике, что ворон не заме ча- ем се чудес, нс задумываемся, откуда берутся окружающие нас предметы, кто и как созда- ст их, давно ли они появились у людей. Мы живем в мире техники. Могучие машины добывают нз недр земли миллионы тонн угля, руды, нефти. Мощные электростанции выра- батывают миллиарды кялопатт-часов электро- энергии. Тысячи фабрик и заводов изготов- ляют одежду п обувь, радиоприемники и те- левизоры, велосипеды и автомобили, часы и электроприборы, иголки п железнодорожные вагоны, фарфоровую и стеклянную посуду, ре- зиновые шины и галоши, карандаши и тет- ради, мебель и даже целые дома. Типографии печатают книги, газеты, журналы. Телеграф, телефон п радио соединяют нас со всем миром. Поезда, теплоходы, автомобили, самолеты и вертолеты с большой быстротой переносят нас через материки и океаны. А высоко над на- ми, за пределами земной атмосферы, проклады- вают первые тропки в космосе советские ра- кеты н искусственные спутнике Земли. Все эти чудеса созданы человеком, его пытли- вым творческим разумом, его терпеливым и вдох- новенным трудом. В основе всей истории развития человече- ского бщества на протянет ши многих веков и тысячелетни лежит труд. Благодаря ciiucooik с- ти к труду человек выделился из числа других прсдстапптслсй животного мира; он стал хозяи- ном Земля, царем природы, творцом и создате- лем всех чудес современной техники. Что мы понимаем под словом «техника»? Дрсвнпе греки словом «тэхнэ» называли ма- стерство, умение людей. Мы и сейчас употреб- ляем слово «техника» в этом смысле, когда говорим о «технике» пианиста или боксера, пев- ца нлп конькобежца. Однако п паше время слово «техника» отно- сится не только к личному умению Исполните- ле и, по и к создаваемым людьми средствам тру да. Техника — это также совокупность средств тру- да, находящихся в распоряжении общества. А что такое средства труда? Это прежде всего орудия труда, от качества которых за- висят его результат. Так, возделывать зем- лю голыми руками невозможно, сохой — дол- го п арудно. А современный мощный трактор помогает человеку за короткий срок освоить сотни п тысячи гектаров пахотной земли. Однако даже самого лучшего орудия еще недостаточно, чтобы труд человека был успеш- ным. Нельзя работать в темноте. Трактор не действует без топлива. Заводские ставки непод- I нжны без приводящей их в движение электро- энергии, а тепловая электростанция не вырабо- тает ее без горючего. Значит, нужны уголь, нефть, электроэнергия, нужны угольные шахты, нефтяные разработки, электростанции, транс- порт, мссты, дороги, подъемники и многие дру- гие устройства. Но всегда ли техника была такой могучей, такой всеобъемлющей, как сейчас? Ведь еще совсем недавно люди почтя не знали техники п современном ее значении, не пользовались се благами. Ну а еще раньше, на заре челове- ческого общества? Человек начал свое развитие с присвоения готовых продуктов природы. Уже па самом пер- вом этапе своего развития люди отличались от животных тем, что вместо естественных ору- дий — зубов и когтей — стали применять пер- вые искусственные орудия. Они как бы удли- няли руку человека — например, палка или копье, как бы усиливали ее — например, молот нлп топор. Длительное пользование тем пли иным ору- дием развивало руку. А одновременно разви- вался п мозг человека, и орудия первобытных люден постепенно совершенствовались. Применение п непрерывное совершенствова- ние орудий научило человека не только брать, присваивать готовый продукт, но н воздейство- вать на природу, чтобы получить от нее больше продуктов. «Люди стали возделывать землю, сеять хлеб, приручать н разводить животных, т. е. заниматься земледелием н скотоводством. А это занятие, обеспечивавшее человеку более надежные и постоянные средства существова- ния, в свою очередь позволило отдельным лю- дям перейти к производству из природного сырья продуктов, не су ществу ющих в природе в готовом виде: орудии труда, одежды, обуви, посуды, украшений, тканей п т. п. С развитием производства начинают скла- дываться условии для возникновения п раз- вития машин. Сначала машпны, как и орудпя, 20
—____-_— ОТ ОРУДИЯ ПЕРВОБЫТНОГО ЧЕЛОВЕКА ДО СОВРЕМЕННЫХ МАШИН лпш1. помогали человеку в его труде. Затем онп начали постепенно заменяю его. 1 рудопой процесс у человека складывается из совершенно разных по своему характеру п со- держанию действий. Грузчик несет груз; это транспортный процесс, который может выпол- нять за человека транспортная машина. Рабо- чий вращает рукоятку насоса, пресса, станка и т. п. это энергетический процесс, который может быть поручен двигателю, т. е. энергетичес- кой машине. Слесарь или кузнец обрабатывает металл, опиливая его напильником плп изменяя его форму с помощью молота, - это технологи- ческий процесс, который можно передать тех- нологическим машинам: металлорежущему стан- ку плп механическому молоту. Машины выполняют эти процессы, а чело- век контролирует пх. Но это — активный конт- роль. Человек вс только наблюдает, как про- текает процесс производства, но п направляет его. Однако и эту работу можно передать ма- шине. Существует множество контролыю-уп- равляющих машин, автоматически регулпру- ющнх самые разнообразные и сложные трудо- вые процессы. И, наконец, любая работа требует осмысли- вания, логического процесса со стороны чело- века. Оказывается, что в наше время п технике целый ряд логических операций (подсчет, за- поминание, отбор пт. п.) можно поручать гак называемым счетно-решающим машинам. Машина, заменяющая человека при выпол- нении того плп пного трудового процесса, не только облегчает труд человека, освобождая его от тяжелой, утомительной и однообразной рабо- ты. Она делает эту работу быстрее п лучше человека. Поэтому машины — это средство по- вышения производительности труда. Как же возникали п развивались машины? В самый раннпп, первобытный период раз- вития человеческого общества у людей появи- лись первые орудия из камня, сначала простые, позднее составные. В этот же период люди начали создавать разные несложные машины. Так появилась ручная мельница — древнейшая технологическая машина для размола зерна, а затем - ручной ткацкий станок (рис. 1). Эти машпны уже значительно помогали человеку, облегчалп его труд. «Замечательным достижением первобытного человека было освоение огня. С его помощью л юдп на учил пс ь в ып л ав- ляи» металлы — глав- нейший материал техни- ки. Сначала начали по- лучать медь, затем брон- зу (сплав меди с оловом) в, наконец, железо.Вам, напорное, встречалосьп книгах упоминание о медном, бронзовом и же- лезном веках в истории развития человеческого общества. Отличитель- ным признаком пх были изделия из меди, бронзы или желоза. Следующий, рабо- владельческий перпод развития общества уже оставил нам много ма- териальных памятников человеческого труда: египетские пирамиды, греческие храмы, рим- ские цирки, акведуки, дороги, архитектурные сооружения Древнего Китая, Индии, Индо- незии, Центральной п Южной Америки п дру- гих стран. Широкий строительных грандиозные сооружений потребова- ли изобретения и усо- вершенствования раз- личных транспортных машин. Без них невоз- можно было доставлять к месту работ огромные каменные глыбы, слу- жившие материалом для величественных пост- роек. Катки, с помощью которых передвигали эти тяжести, подска- зало людям изобрете- ние колеса — одного из важнейших элементов Л Рис. 1. Ручной ткацкий станок. Неподвижные ни- ти (основа) натянуты подвешенными к ним кам- нями. Подвижная нить (уток) намотана на па- лочку (будущий челнок), которую работник про- таскивал вручную между нитями основы. Рис. 2. Водоподъем ное колесо, приводимое в дви- жение человеком. современной техники. Но все эти машпны. далее самые у сове р- db & & & размах работ и размеры 21
МАШИНА — ОСНОВА СОВРЕМЕННОЙ ТЕХНИКИ Рис. 3. Дрее на ши тс кое мирское гребцами. и судно, приводимое в (Ъиясение ио русом. шеиствоваиныс, яо-прежиему приводились п действие лишь м^скхлыюй энергией людей — целых армий рабов, подгоняемых кожаными бичами безжалостных надсмотрщиков. Рабы двигали громоздкие транспортные я водоподъем- ные колеса (рпс. 2); рабы, прикопанные цепями к скамейкам, гребли тяжелыми вес 1амп па морских судах (рпс. 3). Развитие техники рабовладельческого пе- риода - сооружение подъемных машин, ipeo- ных п парусных судов, различных военных (метательных п осадных) машин п др. по- требовало изучения законов механики. Уже в III в. до и. э. гениальный гречсскип ученый Архимед сделал ряд важнейших открытий. Он открыл свойства рычага н закон гидростатики, известный до сих пор под названием закона Архимеда. В феодальный период истории впервые в качестве источника энергии была использована сила водяного потока. Движение воды вращало водяное колесо, которое в свою очередь при- водило в действие различные механизмы. Так возникла энергетика. Первый механический двигатель — водяное колесо (рис. 4) — применялся для разных по- лен: для откачки поды из шахт и рудников, для подъема руды и угля на поверхность земли, нагнетания воздуха в металлургические печн и т. п. В конце ХА III в. на Алтае, выдающийся pyccKnii гидротехник и изобрети гель К. Д. Фро- лов построил па Змеипогорском руднике грандиозную по тому времени систему гидросиловых установок г водяными колесами диаметром до 17 м для о г качки воды из рудников, подъема ру- (ы из шахт п т. п. В феодальный период поя- вилось множество разнообраз- ных технологических машин: лесопилки, бумажные и поро- ховые мелышцы, рудодробп н>- пые посты п \р. О (пако широ- кое* расирост ранение этих ма- шин часто тормозилось из-за отсутствия поблизости водяного потока, который мог бы приво- дить их в действие. Так, в ме- стное hi, где находились руда и топливо, не оказывалось подходящей для нспользования реки, н, наоборот, на берегах' многих рек нс было залежей руды пли юрючего. А подвоз руды и тон шва к реке сильно удорожал про- пзподство металла. Особенно большие затруд- нения возникали, когда надо было откачивать воду из рудника. Нужно было искать гни, чтобы приводить в де бом пункте земной по- верхности. Пробовали использовать для этой цели энергию ветра, по это оказалось малоэф- фективным. Ветер хоть и дует на земле везде, но не всегда и неравно- мерно. Утихнет он—и остановятся машины, жди, пока ветер снова зацует!.. Стали искать другой источник энергии. Дол- го трудились изобрета- тели, много машин не- новые источники энег- йствне машины в лю Рис. 4. Водяное колесо. пыталп — и вот, наконец, новый двигатель был построен. Это была паровая машина, пер- вый тепловой двигатель. Долгое Время паровые машины применялись только для огкачкн воды. В 1668 г. английский 22
ОТ ОРУД11П 11ЕРВОИЫТПОГО ЧРЛОНГКЛ ДО современных машин изобретатель Томас, Севери изобрел паровой насос. В 1705 1 другой апг iiinei.ini изобрета- тель — Томас Ньюкомен, кузнец по профессии, сконст ру ирона л паро-а1Мосферпую поршневую машину для подъема воды из шахт, использо- вав работы знаменитого французского ученого Дени Папепа. В 1703 i выдающийся русский теплотехник И В Ползунов изобрел универ- сальный тс плот я (inirareiK. Однако эго заме- чательное изобретение не получило должной оценки в условиях томной и шета топ крепо- стной России. Расти реши торговли между странами в ре- зультате великих географических открышй коп- на Х\ п нача ia Х\1 в. потребовало резкого увеличения количества товаров. Производство пришлось организовывать но-повому. Работу между отдельными людьми стали распределять так, чтобы каждый пынолиял лишь какую-то определенную часть трудового процесса. Па пример, для того чтобы изготовить гвоздь, оцш рабочий тянул проволоку, ipyroii — рубил ее на части, третий делал шляпку, четвер- тый острие, н т. и. Гакое производство с широким разделением тру (а (пока еще ручного) no.ij4ii.io название м а н j ф а к т j р п о г о И сыграло большую роль п возникновении и развитии машинного производства. Геперь, ког- да каждый рабочий ста i выполнять только од пу от дельную несложную операцию, откры- iaci> возможность поручить эту операцию Ma- in..не, 1акая замена человека машиной особенно широко нача.та осуществляться в конце XV III - начале XIX в , в верно i быстрого развития ка- питализма, и получила название промыт ленного перепорота. Промышленный переворот начался с изо- бретения текстильных (прядильных п ткацких) машин. Они уже не только помогали рабочему, но п полностью заменяли его. Прп этом машины работ али ио много pa i быстрее подеп, и такая замена ручного труда машинами сразу резко увеличила выработку пряжи и ткаиеи. Начавшись п тскстплыюм проп.июдеше, промышленный переворот быстро раскроетра пился п на другие отрасли промышленности. Возник вопрос: кто же пли что же бу (ст при- водить в действие псе множество новых машин? Be ,ь паровая машина приспособлена главным образом для откачки поды Выход был только одни: с (слан, паровой двигатель у п н в <• р- сальны м, способным нрнпо (Ить в действие- самые разнообразные машины. Нема io изобрстагелей работало над этой проблемой. Наибольших успехов достиг ан- гличанин Джемс Уатт. Двигатель его, Построен- ный в 17<S/i г., оказался наиболее экономичным и эффективным. В ходе промышленного переворота возникло машишпх* нропзво (стш>, т. е. ирон ию (ство с применением машин. Одновременно с ним ноз- пнкло и м а ш и 11 о с т р о е и и с, т. е. из- готовление в фабричных условиях машин для всех отраслей техники и машин для заводов, изготовляющих машины. Универсальный паровой двигатель приводил и движение многочисленные машины и станки на фабриках и заводах. Количество про- изводимых ими товаров непрерывно увели чпвалось Рост продукции, достигнутый прп машин- ном иронзво (стие, поставил новые задачи перед транспортом: нп лошади, ни парусные суда не в состоянии были справиться с перевозкой огромного количества грузов. II эти новые за (а чп были решены опять-таки прп помощи паро- вого двигателя. В начале XIX в. были изобре- тены первые сухопутные паровые транспорт
madhifa — ОСНОВА СОВРЕМЕННОЙ ТЕХНИКИ Рис. 6 ^Елизавета* — первый пироход, построенный в России (1815). ные машины — паровозы. Среди них наиболее удачным оказался паровоз английского изо- бретателя Джорджа Стефенсона (рис. 5). В Рос- сии первыми строителямв паровозов были отец п сын Черепановы. Несколько раньше, чем Сте- фенсон создал паровоз, американец Фу.тьтон построил первый пароход. Но Паровые машины были сложными, гро- моздкими н дорогими установками. Бурно раз- вивающемуся механическому транспорту ну- жен был другой двигатель небольшой п де- шевый, сжигающий топливо в самом цилиндре. Созданием такого двигателя, получившего на- I НЕБЫВАЛЫМИ 111 tPAMH llaaia страна гигантскими та гама идет к коммунизму. За се- милетие (1059 1965 гг.) пропз водство электроэнергии у нас удвоится, мощность химической индустрии утроится, на 40% но ' высятся реальные доходы всех . советских людей. Для них будет > построено 15 млн. квартир в го ротах и 7 млн. домов в сельской местности. За семилетку общий выпуск промышленной про «у к ции пашей Родины увеличится на 30%. , звание двигателя внутреннего сгорания, стали заниматься в середине XIX в. десятки изобре- тите leii В 1860 г. француз Ленуар, использовав конструктивные элементы паровой машины, га- зовое топливо и электрическую искру для зажигания, сконструировал первый нашедший пракшческое применение двигатель внутрен- ней о сгорания. Другие изобретатели усовершен- ствовали конструкцию Лепуара. В 1884 г. аш типскпп изобретатель Парсонс сконструировал многоступенчатую паровую ре- активную турбину и затем в течение ряда лет работал над ее усовершенствованием. В 1889 г. шведский инженер Лаваль по- строил паровую турбину, которая сыграла большую роль в истории развития турбо- строения. В 1897 г. немецкий инженер Рудольф Дп- зель создал высокоэкономичиый двигатель, по- лучивший в первом десятилетии XX в. значи- тельное распространение. Одновременно с развитием технологических машин и двигателей развивалась п техника передачи энергии от двигателя к рабочей ма- шине: валы, канатные и ременные передачп, различные трансмиссии. 1ак складывалась отмеченная в трудах К. Маркса «развитая сово- купность машин», состоящая пз трех необхо- димых частей: машины-двигателя, передаточ- ной системы и машины-орудия. На примере электротехники, которая возникла в то время, посмотрим, как ее бурное развитие повлияло па разнигис энергетики и других отраслей тех- ники. После опубликования в 1831 г. открытье знаменитого английского ученого Майк та Фа- радея в области электричества десяткп изо- бретателен стали работать над созданием гене- ратора электрического тока и электрического двигателя. В 1834 г. русский ученый Б. С. Якоби скоп- стру провал один пз первых электрических дви- гателей. Свое изобретение (рпс. 7) Якоби примени.! для приведения в депствие колес небольшого судна, успешно плававн!его по Неве в 1838 г. Однако этот перв.лн электроход оказал- ся неэкономичным, так как в тс времена пе было еще дешевых источников электроэнергии. 24
ОТ ОРУДИИ 11ЕРНОИЫТ11ОГО ЧЕЛОВЕКА ПО СОВРЕМЕННЫХ МАШИН На изобретением генератора дешевой элект- роэнергии продолжали трудиться десятки лю- дей. Спорна опп применяли постоянные магни- ты и, чтобы усилить мощность генератора, так увеличивали число этих магии гон, что генера- тор становился похожим па ежа (рпс. 8). За- тем постоянные магниты заменили электромаг- нитами, которые сначала питались током от от- дельных маленьких генераторов с постоянными магнатами, а позднее током са лих генераторов. Особенно удачным оказался генератор бель- гийского изобретателя Грамма (рпс. 9). В осно- ву ого был положен кольцевой якорь с катуш- ками изолированного провода. Самым важным в изобретении Грамма было то, что его машину можно было использовать в двух целях: если вращать якорь машины, она даст ток, т. е. будет работать как генератор; если же поднести к ней ток, якорь начнет вра- щаться и машина станет двигателем. Это было наглядным подтверждением закона обратимо- сти электрических машин, открытого в 1833 г. академиком Петербургской академии наук Э. X. Ленцем. Машина Грамма помогла ре- шить новую неотложную зада- чу, вставшую перед техникой передачи энергии на большое расстояние Были попытки передавать энергию на расстояние при по- мощи воды и сжатого воздуха. Двигатель, установленный у водопада пли близ у голыми ша .гы, приводил в движение водяной ИЛИ ВОЗДУШНЫЙ насос (компрессор). Вода под напо- ром (пз водонапорной башни) или воздух под давлением по- давались по трубам к месту потребления я распределялись по водяным пли воздушным дви- гателям, вращающим рабочие машины. Старая схема «двигатель - - нередаточпы.1 ме- ханизм — орудие» выросла в сложную систе- му. Между первичным двигателем, чер- пающим энергию от природы, я рабочей маши- ной-орудием возникло звено выработки и пе- редачи вторично и энергии, включающее в Рис. 8. Электрический генератор постоянного тока ^Альянс» (1856). Рис. 7. Электродвига- тель Якоби (1834). себя генератор этой энергии, сеть и вторич- ные двигатели. Для чего потребова- лось вырабатывать вто- ричную энергию? Для передачи энергии иа расстояние, для удоб- ного распределения ее между многочисленны- ми рабочими машинами. Место выработки вто- ричной энергии полу- чило название ста Ti- ll и и. По роду вырабатываемой вторичной энер- гии станции называются насосными, компрес- сорными или электрическими По роду исполь- зуемой первичной энергии они делятся па теп- ловые п гидравлические. Машина Грамма, которая по желанию могла быть либо генератором, либо двигателем, вы- теснила насосы и компрессоры в системах, не- рсдающпх энергию. Теперь ток проходил от вто- Рис. 9. Электрический генератор постоянного тока Грамма с коль- цевым якорем (1871) ричного электрогенератора к вторичным элект- родвигателям по проводам. В этом—основа сов- ременной сложной спстемы, г те электрическая энергия выполняет роль и переносчика энер- гии (электропередача) и распределителя ее меж- ду рабочими машинами (электропривод). 25
ЫЛШПНЛ — ОСНОВА СОВРЕМЕННОЙ ТЕХНИКИ Эта система складывалась постепенно. Первое теоретическое решение задачи о воз- можности передачи электроэнергии по про- водам дал в 1880 г. петербургский профессор Д. Л. Ла чипов. Он (оказал, что потерн энер- гии в проводах будут невелики, если повыснп, напряжение тока. К этому же выводу пришел вте же годы п французский физик М. Дойре. Он построил первую линию электропере- дачи длиной в 57 км п передавал по пен ток напряжением в 2 тыс. в и мощностью 3 кет. Около трех четверти! и редаваемоп энергии при этом терялось, и многие учены ечнта ш эконо- мичную передачу электроэнергии на расстоя- ние неосу щеслвнмоп. Опыты Дспре были высоко оценены Марксом п Энгельсом, которые видели в них зачатки новом техники. И дейстнптс imio, не прошло и десяти лет, как электроэнергия была передана уже на 170 к.м, причем терялась только одна четверть ее. 1'акпе успехи в области передачи энергии па большое расстояние были вызнаны бурным развитием электротехники во в юрой половине п особенно в самом конце XIX в. Множество изобретателен работали над проблемой исполь- зования электричества для освещения и Дру- гих бытовых нужд. Знаменитая «электрическая свеча» русского изобрети геля П. Н. Яблочкова была мерным потреби шлем тока. Решая задачу питания ряда «спечен» от одного генератора, Яблочков разработал схему, которая стала прообразом современных энергосистем с цент- ральной э гскгростапцнеп, трансформаторами п потребителями энергии. Но от схемы до ее осуществления было еще далеко. Стали строить электростанции пере- менного тока. Трансформаторы повышали на- пряженно п линии передачи, потери были нич- тожны. А на месте потребления энергии дру- гие трансформаторы понижали напряжение до нужного и безопасного. Горели электрические лампы, работали нагревательные приборы, по двигатели по запускались с места. Секрет элек- тропередачи был открыт, а секрет электропри- вода оставался неразгаданным. Раскрыл его в 1891 г. выдающийся русс кин электротехник М.О. Доли во-Добровольский создатель техники трехфазного электрического тока. Он построил в Германии, между «laj Pul. 10. ,1биеате.1ъ трехфазного тона М О. До&нво- /обровалъеко, о (1891). феискпм водопадом и Франкфуртом-на-Манне, линию электропередачи трехфазного юка ми- ной около 170 к я с напряжением 13 тыс. в. Гок, напряжение которого понижал ос г» па месте по- требления, приводил в действие двигатель трех фазного тока (рис. 10). В 1899 г. на электростанции в Зльберфель- де генератор трехфазного тока был сое цшеи с паровой турбиной. »)то открытие знамено- вало начало современной техники, основа ко- торой электрификация как особая форма снабжения энергией промышленности. транс- порта, сельского хозяйства и бытовых нужд на- селения. Система a л с к т р н ф п к а ц и п это звено между первичным двигателем и по- требителями энергии (машинамп-орудиямн) — оказала решающее влияние и на двигатели и па орудия. Гепловые двигатели скоро бы iu вытеснены с фабрик и заводов электродвигателями. Пер- вичным тепловым двигателем крупных элек- тростанций и океанских судов стала паровая турбппа. Мощный двигатель внутреннего сго- рания сделался основным двигателем морских и речных теплоходов (рис. II), а легкие двига- телп стали основой энергетики автотранспорта и авнацпп. Возник новый тепловой двигатель газовая турбина, широко применяемая в ско- ростной авиации. Большое развитие получил гн (роди и гач ель водяная турбина, вращающая генераторы крупнейших гнчроэлектростапцпп. Машины-орудия, с ганки самого разпообраз- 26
ОТ ОРУДИИ НЕРВОВЫТПОГО ЧЕЛОВЕКА ДО СОВРЕМЕННЫЕ ЛАПШИ ного назначения срапршаются с электрическим двигателем. Элекгроэвертя движет я крохот- ные папочки часовой промышленности и стан- ки-гиганты тяжелого машиностроения Вне- дрение электроэнергии но все технологические процессы производства со.» pi.io невиданные, воз- можности (ля перехода к автоматическим си- стемам, автоматическим станкам, линиям, це- лым заводам-автоматам. 1’е »ко изменилась технология производст- венных процессов. Широкое применение полу- чила электротехнологпя: электросварка, э »ект- ропагрев, электроискровая обработка. Электро фпцпрованные машины проникли вовсе области тру (а. Горные комбайны выполняют тяже iyio работу шахтеров; разнообразные механизмы облегчают труд строителей, лесорубов, земле- копов. Гениальный основоположник научного ком- мунизма Ф. Энгельс в своих трудах что элект рификация вызовет та- кой стремительный рост произ- водительных сил общества, что онп выйдут из-под контроля ка- питализма. Всем известны слова В. II. Ленина: "Коммунизм это есть Советская власть плюо электрификация всей страны»! Современная техника вегу' паи сейчас в новый период сво-. его развития в период, ког . да паша страна строит комму- низм. Отчетливые черты этого впдпы по псех важнейших об- Рис. II Первый ластях техники — энергетике, машиностроении, — в применяемых материалах, в возникновении новых се отраслей. Открытие атомной (точнее, ядерной) энергии стало переломным моментом во всей нсторпп развития техники.Благодаря этому человечество полу чило гигантские, практически неистощимые запасы энергии, которые способны приводить в движение всю огромную массу современной тех- ники. Человечество вступило и атомный век. Первый атомный (ядерный) реактор создан итальянским ученым Энрико Ферми в декабре 1942 г. Правда, этот реактор был еще так мало- силен, что с его помощью i рудно было вскипя- тить даже стакан воды. Но ведь вес великие от- крытия и изобретения начинаются с ма юго! Уже в 1954 г. в СССР была пущена Первая в мире атомная электроС1апция. Запасы природных радиоактивных материа- лов во много раз превышают, запасы обычного топлива. Б каждом килограмме атомного горю- чего содержит ся в (есятки тысяч раз большее количество энергии. Опытная атомная станция Хкадемни наук СССР мощностью в 5 тыс. кет ежесуточно «сжигает» в своем реакторе всею 30 I урана. В год это с клан »яег около 11 кГ. Высокая концентрация энергии н атомном ядре особенно ценна (ля поднжжпых машин. 1 ак, атомный локомот ни с тяжелым составом может пробежать от Москвы до Li щдпвостока и вернуться обратно, затратив менее 1 «/’ ура- на. Чтомный самолет, использовав всего 1 кГ ядерного горючего, сможет дна с воловиной раза облететь без иосаткн вокруг Земля со скоростью в 1300 км час. X первый в мире у называл, теплоход «Вандал», построенный в России (1903) а томный ледокол «Ленин» - огромный корабль, водоизмещением 16 тыс. Т, с атомной установ- кой мощностью в 44 тыс. л.с. - может годами плавать в высоких шпротах, не заходи в пор- ты за топливом. Большие изменения произошли за послед- ние годы во всех областях техники. П машино- строении, например, осуществляется переход ко все более совершенным автоматическим ме- тодам производства, при которых человек только наблюдает за сложными маншпами- автоматамп. Частичная автоматика с механиче- ским приводом заменяется комплексной, сплош- ной автоматизацией, регулируемой потоком невидимых глазу электронов. Весьма совср- 27
млтпннл - ОСНОВА современной техники ВСЕГО В 10 р 13 Мы так привыкли к быстрому росту скоростей самолетов, лющ- uucreii турбин, производитель- ’ ногти машин, что увеличить что- нибудь в 10 раз кажется нам порой чем-то простым, не стоящим вни- мания. Но знаете ли вы, что про- изойдет, если все вдруг станет быстр<ч\ больше или меньше в 10 раз? Всего в 10 раз! Есин человек ускорит свои движения в 10 раз, то зашагает вровень со скорым поездом. Если реактивные сам* лоты по- летят в 10 раз быстрее*, то они превратятся в искусственные спутники Земли пли даже в новые планеты. Если обыкновенные гривенники уменьшатся в 10 раз, то в большой наперсток их можно будет насыпать около 20тыс. штук. шенпа автоматика, основанная на применении меченых атомов. Эти атомы легко обнаружи- ваются приборами и становятся незаменимым орудием контроля и управления процессами, пропс ходя щеми н недоступных пеиосредсгнеп- ному наблюдению местах. В neve завода-автомата нет люден. Слож- ная система точнейших машин н приборов сама осуществляет весь технологический процесс, начиная от плавки металла и кончая упаков- кой п отправкой на склад готовых изделии. Быстро развивается за последние годы еще одна замечательная отрасль маиш пост роения— производство счетно-решающих машин. Они способны заменять такой умственный труд че- ловека, как подсчет, отбор, запоминание, пере- вод с одного языка на другой, управление производством, движением на дороге п т. п. Эти машины выполняют спою работу быстрее н точнее человека. П< степенный переход в пашей стране к пол- ной автоматизации всех процессов современно- го производства создает условия для стирания грани между физическим и умственным трудом. В самом деле, какими обширными п разнообраз- ными знаниями должен обладать человек, чтобы управлять машинами, которые запоминают, счи- тают, переводят быстрее его самого! Прежний. зачастую малограмотны!! рабочий был бы со- вершенно не в состоянии управлять современ- ной техникой. Па смену ему пришли широко образованные, культурные рабочие со специ- альным техническим образованием. 1 олько они в состоянии освоить новую технику, технику эпохи строительства коммунизма! За всю многовековую историю свое го раз- вития техника всегда записи та от свойств ма- териалов, предоставляемых eii природой. Сей- час насту наст полный переворот и в области про- изводства материалов. Человек уже по берет для своих нужд готовые, созданные природой сложные материалы, а сам создает их из ато- мов разных веществ. К этим искусственным материалам наших дней следует причислить прежде всего так называемые поли мер ы — химические вещества, образованные соедине- нием нескольких, иногда очень многих, мо- лекул. Таким путем получаются самые разно- образные вещества, из которых делают, па при- мер, искусственное волокно высокого качест- ва или различные искусственные смолы — пластмассы. Они все более п более вы- тесняют дерево и металл из машиностроения и других областей техники. Особое место в новой технике приобрета- ет использование полупровод пи ков. Они незаменимы в приборостроении. Полупро- водниковые термометры могут измерить темпе- ратуру крохотной снежинки. обнаружить горящую папиросу на расстоянии нескольких километров. Полупроводниковые термоэлемен- ты превращают теплоту в электроэнергию; по- лу проводниковые фотоэлементы контролируют качество продукции, читают книги п т. п. По- лупроводниковые элементы превращают в элек- троэнергию солнечный свет и могут запасать ее «впрок». И в радиотехнику7 пришли полу про- водин кп; они заменяют радиолампы п дают воз- можность строить крошечные прпемиикп. I ак на ваших глазах растет в складывается новая техника — техника коммунистического общества, техника ядерно» энергии, сплошной автоматизации, «думающих* машин, чудесных полупроводников. Широкое использование и дальнейшее развитие этом ноной техники наи- более характерная черта периода создания матори а. I ьпо-тсх н ическои ба зы комму ннс тнче- Ского общества. 28
or ОРУДИИ ПЕРЕОНЫТИОГО ЧЕЛОВЕКл ЦО СОВРЕМЕННЫХ МАШИН В высоких достижениях современной тех- ники и в начавшемся переходе ее на новый уровень большую роль играют научные и тех- нические достижения Советской страны Сколько лет человечество мечтало вырвать- ся за пределы земной атмосферы, проникнуть в тайпы космоса! Еще совсем недавно это было всего лишь Фантастикой. Л сегодня мечта ста- новится былью. Искусе гвенпые спутники Зем- ли и Солнца, первая космическая ракета-лун- ник, вторая космическая ракета, доставившая нам, жителям Земли, фотографию невидимой стороны Луны, баллистические многоступенча- тые ракеты для запуска тяжелых сну гни ков — разве это нс подлинный триумф советской нау- ки и техники? В пашей стране сконструирован турбобур машина для быстрого бурения глубочайших нефтяных скважин. По проектам советских уче- ных в г. Дубна, под Москвой, сооружен син- хрофазотрон — одна из самых мощных п мире установок для ядерных исследований. На первое место в мире вышла паша страна по созданию замечательных скоростных пас- сажирских самолетов-гигантов: 1У-104, ТУ- 114, ПЛ-18, АН-10. Мировой рекорд подъ- ема с грузом 12 тыс. кГ был достигнут на советском двухмоторном одновинтовом вер- толете-гиганте МП-6. В нашей стране по- строено быстроходное судно па подводных крыльях. Исключительны достижения пашей техники по производству мощных и точных металлообра- батывающих станков, горных комбайнов, точ- нейших измерительных приборов, замечатель- ной оптики, сверхмощных паровых п гидравли- ческих турбин, электрогенераторов и многих других Maninn. Изучение истории техники показывает нам, как труд, становящийся благодаря технике все производительнее и продуктивнее, меняет ха- рактер взяпмоотношеппй человека с природой. Человек — «дитя природы», зависевший от лю- бых се проявлений, становится «господином природы», умело использует ее законы, уп- равляет се процессами, изменяет пх по своему желанию. Сейчас наша страна иступила в решаютцпи этап создания матерпа тыю-тсхппчсской базы коммунизма. Обширную программу строитель- ства коммунистического общества наметил XXI съезд парши. Съезд принял Контрольные цифры разыипя народного хозяйства нашей праны па 1959— 1965 гг. Главная задача этого плана —даль- нейший подъем всех отраслей нашей экономики, основанный на усиленном росте тяжелой ин- дустрии. В результате жизненный уровень со- ветского народа будетнепрерыппо повышаться. Что нужно, чтобы успешно выполнить по- ставленные съездом задачи? Прежде всего — технический прогресс, развитие машинострое- ния, радиоэлектроники, электротехники, при- боростроения, химии, нефтяной и газовой промышленности и других областей техники. Техника в пашей стране непрерыппо совер- шенствуется, непрерывно идет вперед. Без знания основ техники сейчас но может обойтись ни один человек. Вот почему надо со школь- ных лет овладевал ь основами технических -зна- ний, осваивать технические профессии. Тогда п цы сможете своим трудом внести вклад в грандиозное дело создания материально- технической базы коммунистического об- щества. Перед памп ясная и благородная цель. Чтобы достигнуть ее, нам, советским людям, надо мною потрудиться. ГОД Г ШЕИ ТЫСЯЧЕЛЕТИЮ За 1918 н 1919 гг. у нас была открыта .>1 электростанция мощ ностыо н 3,5 тыс. кет. За 1920 н 1921 гг. —221 станция мощностью в 12 тыс. кет. Прирост мощностей возрос за 2 года больше, чем на 300%. Но обвщя абсолютная мощность всех новых станции была тогда ничтожна меньше, чем мощ ность двигателем одного совре- менною реактивного самолета. В 19з9—19бэ IT. мощность но- вых электростанций будет увели- чиваться ежегодно в среднем поч- ти на 9 млн. кет. Это значит, что теперь один год стал как бы ранен целому ты Сяче.тстпю, мы расгсм в 11)00 раз быстрее, чем па заре Совет СЬОН власти. 29
МАШИН Л—ОСНОВА СОВРЕМЕННОЙ ТЕХНИКИ ПРОМЫШЛЕННОЕ ПРЕДПРИЯТИЕ Промышленное предприятие — это органи- зация, которая использует для производ- ства различной ироду кцнн спетому машин. Часто такую организацию называют заводом или, на- пример в тскстн ibiioii пли шнцевой промышлен- ности, фабрикой. 1? горной промышленности другое Название — шахта пли ру (ник. орга- низацию, которая применяет систему маинш для производстве! электрической энергии, называют зле ктросганцней. Промышленные предприятия различают по отраслям, г. е. по виду выпускаемой продукции. В СССР промышленное гь сое гонт при мерно из 20 основных отраслей. Сре pi них топливная, черпая п цветная металлу ргпя, машиностро- ение, химическая, текстильная, пищевая про- мышленность и др. Заводы (фабрики) возникли, естественно, когда машины начали делать при помощи других машин, т. е. в период промышленного перепорота. В России машинная фабрика ( Хлсксапдров- ская мануфактура бу магопря (пльпая) была е»с- п вана в 1799 г., а первый машиностроительный завод с пароним машиной возник в 1792 г. в Петербурге. Это, конечно, были мелкие пред- приятия с примитивными машинами. Сейчас в СССР и tpy гпх высокоразвитых странах есть заводы, насчитывающие десятки тысяч рабочих н укомилектопаппые самым современным новей- шим оборудованием. Промышленные предприятия Советской ст ра- ны в корне отличаются от таких же предприя- тий капиталистических стран. 1ам владе- лец— капиталист. Он ставит перед собой одну цель —добиться на ибо пипой прибыли для са- мого Себя. Заводы в СССР — общенародная собствен- ность. Работают они по государственным пла- вам, необходимые средства получают от госу- дарства, спою продукцию сдают государству, отчитываются тоже перед ним. Чем лучше работают социалистические предприятия, тем большую пользу получает весь парод. Главная задача развптяя социалистическо- го производства — обеспечить максимальное удовлетворение потребностей советских людей. На наших предприятиях при непрерывном разпнтпп п совершенствоваппп техники, улуч- шении организации производства, прп росте производительности труда по- стоянно имеется в виду также улучшение условии и облегче- ние труда. Деятельностью завода ру- ководит заводоу правление во главе с директором, которого назначает совет народного хо- зяйства. Первый заместитель дирек- тора — главный инженер. В за- впеп мости от сложности и гс- личины предприятия уг дирек- тора могут быть и другие за- местители. На многих заводах есть технические советы. В пх состав входят рабочие новаторы про- изведет ва, инженерно-техничес- кие работники, представители общественныхирганизацпй. Гех- нпческис сонеты привлекают ь споен работе ученых п обсуж дают совместно с ними проек- ты новых машин, новые техно- логические процессы, изобрете- ния н т. д. 30
ПРОМЫШЛЕННОЕ ПРЕДПРИЯТИЕ 07ДЕ 1 папма и уго.п.пе- Заводоуправленпе состоит из отделов конструкторского, планового, технологического, организации труда, снабжении, сбыта, финансового, бу хгалте- рнп, отдела главного механика, технической пропаганды, подго- товки каipon, ния п <р 1’асскал.ем коротко, на пр ixiepe м.ппипо- ст роите 1ьного «анода, чем они lainiMaioTCH. Нач нем с конструкторского о т д е - л а. Задачи его понятны из названия. Но па разных заводах они бывают раз тчпыхпг, в .зависимости от того, как налажено изготовле- ние новых образцом машин Бывает так-, что новый образец создают цехи заноза, Заня- тый выпуском старой машины; те самые произ- водственные цехи, которые выпускают сотни, тысячи, десятки тысяч дета ieii одной машины, получают заказ одновременно изготовить ;д тали повой машины. Более успешно разрабатывается новый обра- зец, ког (а его изготовление порт чают специаль- ному цеху — экспериментальному В некоторых oipac.THX машиностроения есть самостоятельные опытные заводы. Их дело — только соз (авать новые образцы машин, про- веренные, испытанные, доработанные настолько, чтобы их можно было спокойно пере (ать в мас- совое, серийное производство. Копст руктор- ский отдел серийного завода при этом ;И?т своим цехам только рабочие чертежи дЯталей и узлов повой машины. Как только .«анод получил задание начать выпуск ноной машины, п дело сразу же вклю- чается планов ы й о т д с I. Ведь работа завода планируется. Количество рабочих, чис- ло единиц оборудования, оборотные сре тства — все потребности завода должны быть приведены в соответствие с upon «подст вен пой программой, сопоставлены с ресурсами, выделяемыми (энно- му предприятию. 31
МАШПИ 1 — ОСПОЕЛ СОНРЕМЕ1ПЮП ТЕХНИКИ Плановый отдел составляет график запу- ска машин в производство: к такому-то числу должны закончить работу технологи; тогда-то должны быть готовы чертежи инструментов, штампов, приспособлений. Устанавливаются сроки их изготовления в инструментальном цехе, сроки поступления на склады -материа- лов. Затем намечаются даты, когда надо на- чать изготовление детален во всех цехах, и сроки начала выпуска новой машины. Па этой стадии планы производственных цехов еще не составляются. Ведь планирова- ние — это научный процесс, оно основано па точных закономерностях. Для цеха такая за- кономерность — это технологический провесе (см. ст. «Что такое технология машинострое- ния»). Поэтому сначала заводские технологи точно установят, на каком оборудовании будет выполняться каждая операция, каким инстру- ментом, с какими приспособлениями, сколько времени она займет, сколько потребуется для се выполнения рабочих, какой квалификации. Вот на этой основе уже можно планировать ра- боту цехов, т. с. составить график равномер- ного и комплектного выпуска машин в таких количествах, каких требует государственный план. Технологи начинают свою деятельность вместе с плановиками п даже раньше пх на тон стадии, когда чертежи машпны егце не со- шли с досок конструкторов. Тогда технолог са- дится рядом с конструктором и вместе с ним обсуждает новую конструкцию, ее ТеХПОДС- ИНИМ сть. Но до спх пор технолог был лишь консуль- тантом. А теперь он определяет дальнейшую судьбу машины. Как быстро удастся выпустить машину, в каких количествах, какого она бу ют качества, сколько будет стоить? Ответы па эти вопросы в большой степени зависят от технолога. В тесном контакте с технологами работает отдел о р га н п за цп п т р у ta (плп от- дел труда и заработной плат ы). Технологи подсчитали, сколько нужно времени на выполнение каждой операции. Это техниче- ская норма времени. Она полностью учитывает позможностп заводского оборудования. Теперь надо эти возможности реализовать. Эю требует внимания к самым, казалось бы, незначитель- ным мелочам. Отдел организации труда старается разумно, экономно использовать труд раоочего, нра- пп.п.по его оргаппзо! ать. Он старается с'>е- речь для производства каждую минуту рабочего времепп. 32
ЧРОМЫШЛГППОЕ НРКДИРИЯ l'1/F Так, при изучении процесса сборки автомо- бильного колеса установили, что покрышка лежит от сборщика на 1 ли дальше, чем необ- ходимо. О щи лишний шаг за покрышкой, одни — обратно. Подсчитали: при сборке уз- ла — два лишних шага; при сборке машины (5 колес) — 10 шагов; в день (100 комплектов)— 1 к. и; в год — 12 бессмысленно потерянных дней. Вот что такое лишний таг сборщика! Минута п производстве — огромная ве- личина! Еще в 1958 г. электростанции Со- ветского Союза давали за 1 мин. столько энер- гии, чго ее хватило бы на месяц работы большого автозавода. За одну минуту металлур- ги выплавля hi металл, которого хватало на изготовление 5 мощных тракторов, 10 гру юных автомобилей, нескольких мотоциклов, десятков велосипедов. Сейчас эти цифры возросли. Важное звено заводоуправления отдел с н а б ж е п и я. Этот отдел вместе с плановым изучает спецификацию детален и материалов новой машины. Что, например, можно по- лучить в готовом виде от других раводов? Подшипники с подшипникового завода, элек- трооборудование — с другого завода, пластмас- сы — с третьего, ткани — с четвертого, стек- ло, приборы с пятого, шестого и т. д. Так составляются план снабжения и план коопе- рирования, т. е. получения необходимых дета- лей и узлои с других предприятий. Но отдел снабжения не только доставляет нужные материалы. Он следит также за нра- КАК ОГРОМЕН МИЛЛИАРД В этом томе вы не меньше ста раз встретите слово «миллиард» В конце семилетки в пашей стране в год будет выращиваться не менее 10 11 млрд, пудов зерна, элект- роэнергии бу дет выработано 500— 520 млрд, квт-ч. Неясно ли вы представляете себе, как велик миллиард? Чтобы досчитать до миллиар- да, произнося каждую сек; иду по очередному числу, понадобит- ся 32 года непрерывной «работы • без спа и отдыха, без выходных дней. Если сложить из миллиар- да спичек узенькую дорожку, то опа охватит i ю гечлю но эквато- ру Предположим, что в библио- теке 5 тыс. книг, в каждой — по 100 страниц, па каждой стра- нице по 2 тыс. букв. Л всею букв в этих книгах — миллиард. 1 расхидова- например, по весу н с нормами СНАЬЖГКИ пильным их нием. Дает, цеху металл соответствии и точно знает, сколь- ко весят выпускаемые изде шя. Куда делась разница—ушлавс! рхж- ку? Значит, нужно собрать эту' стружку и с Уать на переплавку. Каждое дело требует творческого подхода. Вот, например, финансовый о т д е л. Казалось бы, одни «сухие» цпфры: получил и банке деньги, распределил пх по статьям — и все. Однако от работы финансистов, от того, насколько хорошо они видят, что н действи- тельности скрывается за сухими цифрами, за- висят результаты всей работы завода. Существует такой термин: оборотные средства предприятия. Это — день- ги. вложенные в запасы материалов, в начатые, но не законченные производством изделия, в готовую, но не отправленную продукцию. Госу щретво ныде 1яет заводу ежегодно опре- деленную сумму оборотных средств, скажем 100 млн. руб. А продукции он выпускает п год на 400 млн. руб. Выходит, первоначально вы- деленные срсдстиа за год оборачиваются че- тыре раза: продоли птелыюсть одного оборо- та 90 дней. V если сократить продолжитель- ность оборота. допустим, с 90 до 70 дней? Тог- да средства станут оборачиваться пять рал в С13 Детская энциклопедия, т. 5
1/ \lllllll -1 - (X /ЮН I COUPE UPl/l/OII EEXJHIKlI год вместо четырех. В результате при тех же 100 млн., выделенных государством» завод получит возможность выпускать продукцию по на 400, а па .>00 млн. руб. в го v Вместо че- гырех. автомобилей в день — пять, вместо восьми 1ССЯГП волосике щи- сто, вместо двухсот телевизоров — двести пятьдесят. Вот что зна- чат «сухие» цифры! «Сухие» цифры, учет каждой израсходо- ванной копейки составляют Содержание рабо- ты еще одного отцела — цептра.1 ь и о й бухгалтер!! п. Если па каждой выпу- щенной детали сберечь только одну копейку, то годовая экономия па крупном заводе может достигнуть сотен тысяч рублей. Центральная бухгалтерия ведет точный учет всех затрат п доходов предприятия. В этом учете, как в зер- кале, видны результаты хозяйственной деятель- ности завода. Есть в заводоуправлении отдел, который занимается оборудованием, отдел глав- ного механика. Прп получении нового задания он в первую очередь изучит потребность в оборудовании. В механических цехах, ска- жем, обнаруживается нехватка станков. По- просить новые? Возможно, придется. Но рань- ше надо проверить свои резервы. Ведь можно модернизировать многие станки, сделать п\ более мощными, более производительными. Можно н улучшить использование станков, отремонтировать их. Об этом заботится отдел главного механика. Элсктроэпергетпчсскнмп установками. тепло- н водоснабжением па за- воде недаег отдел главного энергети- ка. Он также согласует потребность п энер- гии с новым заданием. Отдел технической п р о п а г а н- д ы (нлп техн н ч е с к о п п и ф о р м а ц и п) тоже внесет спой вклад в освоение Новой машины. Он изыщет п размножит информа- цию об изготовлении подобных машин за гра- ницей, о всех новинках отечественных род- ственных заводов, оборудует в цехах вптрпны, устропт выставки, организует лекции, пока- жет технические кинофильмы - сделает псе, чтобы помочь рабочим п инженерам. Техниче- ская библиотека доставит книжки п журналь- ные новинки и также у строит ныставкн. беседы. Остается главное кадры. Ими занимают- ся дпа отдела: о т д ел подготор к н кадров и отдел найма п уволь- нения. Па наших заводах все учатся. Кружки техминимума, школы передового опыта, курсы нала piBi.on, мастеров, вечерние (сменные) сред- 34
ui’() МЫШ И ИНОЕ HIT ЦПР11ЯТИГ пне общеобразовательные школы, профессио- нально-технические училища, техникумы, заво- ды-втузы, Лилиалы вечерних институтов, груп- пы заочников, аспирантские группы — все условия для учебы! Оба от <ела, занимающиеся кадрами, дей ствуют в контакте друг с дру гом. Ови совме- стно решают, рабочих каких специальностей надо подготовить своими силами, кого нулево пайтп на стороне. П тот и другой отделы охотно привлекают молодежь со средним обра зованпем* ведь такие люди легко включаются в любые звенья подготовки кадров, быстро на- ходят себе место в сложном организме завода. Upon iводетво на крупных заводах органи- зовано по цехам — соответственно видам обра- ботки. Например, па машиностроительном за- воде есть механические, .нпепнын, пушечный, сварочный, сборочный п другие цехи. Пред- ставление об особенностях пх работы дают со- ответствующие статьи этого тома. Производственная структура машиностро- ительного завода дана па рисунке (стр. 36). Здесь показаны не все цехи, в действительности пх значительно больше. Инструментальный, ре- монтно-механический, ремонтно-строительный, электромеханический, сварочный, термический, транспортный, заготовительный - все лги и дру- гие цехи или обслуживают основное производст- во. плп непосредственно участвуют в нем. На большом заводе работают десятки це- хов, тысячи станков, десятки тысяч людей Выпускают они сотни тысяч деталей, произво- дят миллионы операции Как разобраться во всем этом9 Кто может сказать, в каком цехе что происходит, что с какой деталью делается? Производственный отдел завода! Иногда его называют диспетчерским (от анг- лийского слова, обозначающего «быстро выпол- нять»). Диспетчеров на современном заводе немного. Им помогает специальная техника. Она показы- вает, как идет выпуск любой детали на любом участке- Но диспетчеры не только следят за ходом производства, они ускоряют его, если г ie-лпбо случилось промедление, приходят па помощь тем участкам, где возникают какие- либо трудности. Настене производственного отдела огром- ный электрпфицииопаинып график. Ползут на нем светящиеся жучки. Каждый пз них связан с движущейся на главном сборочном конвейере машиной. Сборка идет нормально жучок пол- зет и пол ?т. Случись малейшая задержка — жу- чок мгновенно замрет па месте. II сразу увидит диспетчер: конвейер ос таповплсп, нужно срочно принимать меры А если не у видит, над графитном начнет тревожно мигать красный свет: «При- нимайте меры, конвейер остановился!» I ели же и его не увидят, то черт з минуту в помещении загудит сирена. Обычно конвейер останавливается, ее m пе хватает деталей. Диспетчер неотступно следит, чтобы запасы н.х постоянно были на скла <а\ Несколько тысяч детален составляют машину Каждая из них имеет номер, который показан на доске против диспетчера. Рядом е номером три лампочки: зеленая, желтая, красная. Горит зеленая — все в поря ,ке, апас деталей дос ва- точный. Но вот он снизился, стал меньше нормы и сразу же зажглась желтая. Если бы запас исчерпался, зажглась красная — авария! 3* 35
Д ИС П ЕТЧ ЕРСКАЯ’
МАШИНЫ И ДЕТАЛИ МАШИН Но мало следить за состоянием запасли на складах. Важно всегда знать, как эти запасы пополняются. В комнате диспетчера висит график часовая выработка каждого цеха. На нем рядом идут две кривые: план п пыполпе- ние; вторая чуть-чуть выше первой — значит, все в порядке! Четко н слаженно работает огромный и сложный механизм завода. Спокоен н размерен ход производства. Но достигается это непросто. Телефон, радио, автоматика, телемеханика — все достижения передовой техники попользуют- ся для этого. А главное в такой размеренноеги— четкая работа советских люден, их дисципли- нированность, чувство ответственности. И, ко- нечно, совершенное знание своего дела. Усилия и мысли работников завода направлены на то, чтобы выполнить государственный план с нал меньшими затратами, чтобы дать стране боль- ше дешевой продукции лучшего качества, что- бы еще выше поднять мощь нашей Родины! СИ РА В КА ОБ ОД НО М ЗАВОДЕ В СССР много больших заво- дов. Но и среди них выделяется Уралмашзавод, который называ- ют «заводом заводов». Сколько же может сделан, один завод, пусть даже очень большой? В 1957 г., когда этот завод праздновал свое двадцатипятилет не, подсчитали, что с помощью оборудования, вы- пущенного уралмашевцами. было добыто около 80 млн. Т нефти и переработано больше 6Л члн.7’ руды. Трн четверти всех домен- ных печей Советского Союза уком- плектованы оборудованием, ко- торое сделали уралмашевны. В течение семилетки будет введено в строп 50 новых прокатных ста- нов, и 39 из них выпустит Урал- машлаиод. Л ведь этот завод делает н шагающие экскаваторы п дру- гие машины. МАШИНЫ И ДЕТАЛИ МАШИН Qt полярной тундры до Черного моря, от Кар- патских гор до побережья 1 пхого океана всюду н нашей стране идет творческая сози- дательная работа по выполнению величествен- ной программы строительства kommj низма. И везде на помощь советским людям приходят машины — могучие, быстрые, ловкие. Силы человека, управляющего современной машиной, возрастают неизмеримо. Шесть чело- век и машинном зале Волжской гидроэлектро- станции им. В. И. Ленпна без малейшей за- траты физического труда управляют энерге- тическими машинами мощностью в 20 млн. «человеческих сил». А если учесть, что станция работает круглосуточно, а человек только 8 час., получается, что одна Кхйбышевская ГЭС выполняет работу 60 млн. человек. Новый экскаватор, изготовленный Крама- торским заводом тяжелого машиностроения, ве- сит 2 800 Т, его ковш вмещает 35 м3 rpjiiia. Он выполняет работу 15 тыс. людей, а упра- вляет им всего один человек (рис. 1). Советский реактивный самолет ГУ 104 доставляет пассажиров и срочные грузы n-i Москвы и Омск за 2 часа 50 мни. Скорый поезд проходит это расстояние за трое суток. А еще совсем недавно, всего 70 лет назад, пассажиры п срочная почта добирались до Ом- ска лишь за 4 —5 недель. С помощью машин человек проникает в космос, находит под землей нефть, уголь и дру- гие полезные ископаемые, опускается в глубины океана, раскрывает тайны вещества. Машина заменяет человеку на время сердце п легкие, машина-математик мгновенно решает сложней- шие задачи, которые треб} ют многодневного тр>да целого коллектива работников. Радиотех- ника и телемеханика позволяют управлять дви- жением самолетов и поездов на расстоянии. Энергетика, топливная промыв!тонкость, ме- таллургия. химическая п лесная промышлен- ность, строительная индустрия, городское хо- зяйство и транспорт не мог}т cj щсстпонать и развиваться без машин. В сопременном сель- ском .хозяйстве, снабжающем пасе юппе про- дуктами пптавпя, а промышленность сырьем, также работает множество самых разнообраз- ных машин. На цветном рнсуш е (стр. 52) изображены фабрики, заводы и электростанции, шахты п гор- ные разработки, железные дороги, мосты и авто- мобильные магистрали. И всюдт множество ма
NA ШИП I — ОСНОВ I COBPE ЦЕННОЙ ТЕХНИКИ Puc. 1. Экскааатар c ковшом с.мк.- стою 35 .и3, вес ма- шины — 3300 T. шип! Одни созданы для определенных, узко- специализированных отраслей производстпа, другие — универсальные — применяются в са- мых разнообразных условиях. Машиностроение сердце тяжелой инду- стрии, основа основ всего народного хозяйства. Об индустрия льном развитии любой страны судят по состоянию ее машиностроения. Коммунистическая партия н Советское пра- вительство уделяют исключительней' внимание росту и развитию нашего машиностроения. В семилетием плане (1959 —1965 гг.) перед машиностроительной промышленностью стоят грандиозные задачи по производству новейших машин, по комплексной механизации и автома- тизации технологических п транспортных про- цессов во всех отраслях народного хозяйства. ЧТО 1 \КОЕ МАШИНА Характерный признак мая ины, независимо от количества механизмов, пз которых она состоит, — это выполнение полезной работы. Основное назначение механизма передача плп преобразование движения. Основное наз- начение машины преобразование энергии плп использование ее для практических целей. М<г шипа можс т состоять на одного пли нескольких механизмов. Машину, использующую энергию для вы- полнения полезной механическом работы, на- зывают маши ной-ору днем (рабочей машиной). По своему назначению машины можно разде- лить на энергетические, технологические, транс- портные!, контрольно-уиравляющие и счетно-ре- шающие. Энергетические, контролыю-унран 1я- ющие н счетно-решающие машины рассмотрены в других статьях. I? этой статье вы познакоми- тесь с особенностями технологических и транс- портных машин, которые ио объему' производ- ства являются основной продукцией машино- строения. Технологические машины служат для пы- полш пня определенной технологической рабо- ты, т. с. дня изменения формы, размеров, ви (а, состояния и свойств обрабатываемых объ- ектов, дли пх соединения и разъединения. Опп осуществляют самые разнообразные работы: копают грунт, обрабатывают металлы, дробят камни, пашут и молотят, печатают. Транс- портные машины перевозят или переносят грузы, меняют их местоположение. Машина состоит из следующих основных частей: а) двигателя — источника механической энергии; б) исполнительных (рабочих) органов, не- посредственно выполняющих полезную работу: в) передаточных механизмов (трансмиссий), преобразующих движение, передаваемое от дви- гателя к рабочпм органам; г) системы управления; д) остова (станины, корпуса, рамы), пред- ставляющего собой основание, на котором рас- положены все части машпны. ДВИГАТЕЛЬ Современные машпны большей частью обору- дованы электрическими двигателями пли двига- телями внутреннего сгорания. Паровые ма- шины и новой технике почти пе встречаются. Что же касается гидравлических п ппевматн чески.х двигателей, то пх применение п маши- нах как источников двигательной силы ог- раничивается, главным образом, системами управления. Все машпны, получающие питание по роду псиолняемоп работы от источника электриче- ской энергии, снабжены электродвигателями. Какой двигатель имеет важные преимущества перед двигателем внутреннего сгорания. Ов падежное в работе, долговечнее, проще по системе управления, легко изменяет направле- пне вращения 1 му пе нужны коробка пере- мены передач и специальные приспособлен ин для запуска. 38
МХШППЫ И ДЕТАЛИ МАШИН Если, например, вместо электродвигателя поставить па экскаватор или кран двигатель внутреннего сгорания, то надо дополнительно ставить топливный пак, систему гоп.тпвопода- чп, муфту сцепления в более сложную пере- дачу от двппиеля к рабочим механизмам. Кро- ме. юго, чтобы изменять нанрав.к нне движения, потребуется специальный механизм - рев е рс, так как двигатель внутреннего сгорания из- менять направление вращения вала не может. Но есть у электрического двигателя один крупный недостаток: он привязывает машину к источнику электроэнергии, лишает ее воз- можное!!! свободно перемещаться в любом на- правлении. Подобно тому как электрический утюг п.in электробритва могуг<уйти» от штеп- сельной розетки только на длину своего шву ра, так и тлектрическпи кран может уйти от источ- ника питания только на (ЛПну своего гибко- го кабеля. Поэтому автомобили, самолеты, теплоходы, тракторы снабжены двигателями впутреннего сгорания. Двнгак'.ть со всеми вспомогательными устройствами вместе с нодмоторшш рамой и кожухом (капотом) называется с и л о в о в у ста и о в к о н машины. На разных этанах развития техники суще- ственным толчком для появления многих новых машин служило Снижение веса двигатели. Ото было при создании паровоза, парохода, тепло* поза, автомобиля, трактора, самолета. Пес двига- теля сыграл решающую роль при запуске иску сет венных спутников Земли н космических ракет. Для сравнения двигателей часто поль- зуются показателем их веса, приходяще- гося - па I л.с. мощности. Чтобы полу- чить этот показатель, надо вес двигателя раз- Рис. 2. Развитие привода и передачи run двигателя А одна пар'пшн машина приводит н дгш-.кенпе вес спина» фабриьи. Г» нес станки споет птаа.л, В дннгатсл», обгл ул атлет группу станком / гателгм Е один cr.uiOK обс.туз.ннлется нескодн.кими дкигагелими. Ж пилиитслыплй механизм, тягач на таких волге а К исполнительным механизмам: злеЫ|ииинг.11С.Т1» с трансмиссией o6c.i\aainan и Д каждый сыном oGc.iv«лимитен одним дьн- мотор-колего; дгипятс.п. здесь < п< троен» 1» ис- х. нс имеет трансмиссии. 39
I/ i /////// 1 ОСНОВА COUPE MEH НОЙ ТЕХНИКИ Рис. 3. Диаграмма, показывающая вес двигателей, при- ходящийся на 1 л. с. их мощности. I лономчбиль (пароиап машина с котлом га колесах, при- менялась для молотьбы|, 2— дизель стационарный, 3 дизель судовой, J дизель тракторный, 5—электродвигатель 6 ди- зель автомобильный. 7 двигатель автомобильный карбюра- терный Двигатели авиационные, в поршневой, 9 турбо- винтовой to - турбореактивный: ft — ЖРД 12 ракетный двигатель делить на его мощность в лошадиных силах. На рис. 3 даны показатели веса некоторых дви- гателей. ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ОРГАНЫ Исполнительные (рабочие) органы техноло- гических машин разнообразны. Устройство их зависит как от выполняемой работы, так и от свойств обрабатывай пых материалов. Металлообрабатывающие станки сверлят, точат, строгают, фрезеруют, шлифуют металл. Машины для земляных работ рыхлят грунт, ко- пают, перемещают его, разравнивают, уплот- няют. Машины для добычи и переработки ка- менных материалов бурят, дробят, сортируют, моют. Сушат, размалывают. Сельскохозяйствен- ные машины пашут, боронят, сеют, жнут, косят, молотят. Полиграфические машины на- бирают, печатают, брошируют. Рабочие органы и инструменты технологи- чески t машин тго резцы, ковшп, отвалы, вал- ки, лемехн, поясницы, пп >ы, грохота (епта), .ме- шалки (рас. 4). Если двигатели большей частью универсальны, т.е. могут быть На любой машине, то рабочие органы специализированы и .могут быть лишь па строго определенной машине: у мыа -.торежущего станка — резцы, у прокатного стана — на ikh. Исполнительным органом транспортной ма- шины служит движитель. Движитель — зто ведущие колеса у локомотява и автомоопля, гу- сеницы у трактора, гребной винт у корабля, пропеллер у поршневых или турбовинтовых самолетов, газовая струя у реактивных само- тетов. Устройство движителя в первую оче- редь зависит от свойств той среды, в которой он работает, будь то дорожное покрытие, ночпа, вода или воздух. Многие самоходные технологические машины в процессе работы тоже передвигаются. Колеса, гусеницы или шагающий механизм служат им движителями. ПЕРЕДАЧИ В МАШИНАХ Каким образом рабочие органы получают энергию для работы? Для этого служат передачи, которые обычно состоят из одного пли не- скольких преобразующих движение we саниз- мов. Преобразование здесь может заключаться в изменении числа оборотов, в изменении на- правления вращения, в изменении вращатель- ного движения в поступательное, в разветвлении подводимой мощности путем распреде н-ння ее между несколькпмн механизмами Передачи по своему устройству весьма разнообразны; их раз- деляют па механические, электрические и гид- равлические (рис. 5,6). Наиболее распространены механиче- ские передачи — их применяют на большинстве автомобилей, в грузоподъемных машинах, металлообрабатывающих станках и многих других машинах. Электрические передачи уста- навливают на тепловозах, теплоходах, турбо- электроходах, некоторых мощны' автобусах. Такая передача у транспортных машин состоит из первичного двпгателя (обычно внутреннего сгорания), который соединен с генераторе м, питающим своей энергией электродвигатели ра- бочих механпзмов. Эта схема позволяет со- четать независимость машины от электросети с преимуществами применения электродвигате- лей для рабочих механизмов. Электрические передачи применяются чаще всего в сочетании с м< ханпчесьпмн. Гидравлические передачи весьма разнообразны. Применяются гц гродп- паыпческпе передачи (турбомуфты, турботраяс- 40
2 Прокатка 4. Бурение 5 Копание Рис. 4. Рабочие процессы, осуществляемые исполнительными органами технологических машин. 6-Дробление 8 Перемешивание
мл тип i испоил слирг- мг пион n- \ инки Рис. й. Экскаватор с гидравлической передачей от ди- зеля с насосал ко всем исполпигт ЛЫ1Ы.Ч Л xauu.iAiau. форматоры) и передачи ги (ростатнчесьшо (объ- емного) действия. У экскаватора на рпс. 5 сов- сем нет механических передач. Здесь дизель сообщает механическую энергию соединенному с ним насосу. Жидкость под высоким давлением поступает к рабочим силовым цилиндрам, из- меняющим положение стрелы, рукояти и ковша при работе экскаватора, и к гидравлическим дипгате ihm вращающего действия, которые яря водят в движение гусеницы п поворачивают платформу экскаватора. В последнее время гпд- раплическая передача появилась па автомоби- лях, в станках, строительных машинах нт. и. СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ МА1ПИНОП Как может машинист простым усилием руки остановить движение поезда несом 4000 Т, и о пр го со скоростью 80 км чпе и обладающею колоссальной «живой силой» в 100 млн. к/'.м? В небольших машинах усилие управляю- щего пип че ювеь.ч умножается р ы ч а ж н о й, пинтовой или ч е р в я ч н о и п <• - р < д а ч а м и. По этому принципу действует ручной тормоз велосипеда и автомобиля, руле- вое управление автомашины, система управ- ления небольшого экскаватора (рпс. 7). Н о вот мы садимся та ру ль самосна.гаМАЗ-530 грузоподъемностью в 40 Т\ вес его вместе с грузом —70 Т. Гут уж bc.ii. тя простым уси- лием руки повернуть баранку управления. Нам поможет сделать это гпдрав ni4cci.>ii с с р в о- м е х а и и з м (механизм-слу га) следящего дей- ствия I идравлическая система применяется во всех автомобилях-самосвалах для подъема кузова при разгрузке. Тормоза железнодорожных поездов и гру- зовых автомобилей, механизмы новейших экска- ваторов н многих (Ругнх машин имеют пневма- тическое управление — т. е. с помощью сжатого воздуха; воздух также открывает и закрывает двери нагонов метро н троллейбусов. Словом, если требуется приложить большие усилия, применяют гидравлическое управле- ние А если па щ плавно регу тировать силу п скорость действия системы управления, лучше использовать Пневматическое устройство. Откуда же системы гидравлического и пнев- матического управления черпают энергию, не- обходимую для работы? При гидравлическом управлении жидкость подастся к исполнитель- ному' механизму под высоким давлением на- сосом. имеющим привод от двигателя. При пневматическом управлении воздушный на- сос компрессор, также имеющий при- вод от Двигателя, нагнетает воздух под давле- нием в 8 12 атм в металлический баллон — р е с и в е р, отку (а воздух постепенно расхо- дуется при управленпи. При гидравлическом п пневматическом уп- равлении наибольшее распространение получил исполнительный механизм, имеющий форму полого цилнн тра с поршнем и штоком. Под давлением поступающей жидкости п in сжатого воздуха поршень передвигается и своим штоком включает или выключает сцепную муфту, прижимает тормозные колодки, повора- чивает передние колеса тяжелого автомобиля п т. п. На машинах, имеющих электрические дви- гатели, обычно применяется электрическое уп- равление, обладающее большой гибкостью. Оно даст возможность наиболее удобно решать во- просы автоматизации управления машиной. По- лучили распространенно и комбинированные системы управления — электромеханическая, электропневматпческая и др На бетонных заво- дах-антома гах, например, машины управляются при помощи пневматических цилиндров. А кра- нами (золотниками), которые открывают или прекращают доступ воздуха в эти цилиндры, управляет нс машинист, а специальные электро- магниты. В свою очередь эти электромагниты приво- дятся в действие автоматически с центрального пу 1ьта управления. 42
1 Прямая передача 2 Передача через редуктор 3 Передача через коробку скоростей 4 Передача че°ез гидррт₽ансо>орматор 5 ДиЗЕДЬ-ЭДЕКТР^ЧЕСиач riED'fl'J* ’Е'’ПОВ9? Рис. G. Передачи в машинах.
МАШИНА — uCHOu 1 со/ •) ‘JE и.Л И Т1 \ИШ.И Схема механического управления Схема гидравлического управления Рис. 7. Схемы систем управления. ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К ММПИНАМ Мы познакомимся в этой книге со многими машинами. Поэтому ням необходимо знать, какие требования предъявляются к ним. Каждая новая машина прежде всего должна соответствовать своему назначению, облегчать ТРУД рабочего, существенным образом повышать производительность его труда. Любая новая машина имеет право на широкое распростране- ние только в том случае, если по своим по- казателям она значите 1ьно превосходит показа- тели уже существующих машин (см. ст. «Как создается машина-»). Машина должна быть прочной, обладать высокой работоспособностью и Действовать до- статочно долго до замены важнейших деталей или до капитального ремонта. При социалистическом производстве очень важно, чтобы людям, обслуживающим т> пли иную машину, былп созданы наплучшис усло- вия для работы. Машпна должна быть та- кой, чтобы на ней было безопасно работать, чтобы рабочее место было удобным, защищен- ным от пытн, жары или .холода. П, наконец, управление машиной должно быть максимально простым п легким. Самое прогрессивное ре- шение этого вопроса — автоматизация j прав- ления. В настоящее время ее вводят иа многих машинах. Важное требование, предъявляемое к ма- шине, экономичность в работе. Она дол- жна иметь высокий коэффициент полезного денстнпя. Поэтому трение в ее частях и другие вредные потери стараются свести к минимуму. Машпна не должна стоить дорого. Поэтому 44
МАШИ IIЛ важно, чтобы опа была технологична, т. с. проста и удобна н изготовлении. Снижение веса имеет большое значение для всех родов машин И если для самолета кал, и,ш лишний килограмм — это жизненно важный и основной техническим вопрос, то для всех остальных отраслей машиностроения — это серьезная эко- номическая народнохозяйственная задача. Сни- жение веса машины — не только экономия ме- талла; это и экономия труда па обработку метал- ла п экономия энергии и средств прп эксплуа- тации п ремонте .машины. Машина должна быть сконструирована так, чтобы уход за ней (смазка, регулировка, замена быстро изнашивающихся деталей) был прост и удобен. Она должна обладать и ремонтной тех- нологичностью, чтобы можно было быстро и легко ремонтировать ее, заменять отдельные части. Ведь изношенные пли поломанные части машины, даже самые важные, можно заменить новыми. Таким образом, при правильной тех- нической эксплуатации и своевременном ре- монте машина способна прожить несколько жизней. Машина состоит пз многих деталей. Какие же это детали? ДЕТАЛИ И УЗЛЫ МАШИН Многие из нас знают замечательную игру «Конструктор» — большую коробку с набором всевозможных металлических или деревянных деталей. Чего тут только нет! Планки и уголь- ники, оси и колеса, шестерни и блочки, винты и гайки... И здесь же — альбом, в котором по- казано, как собрать пз этих деталей подъемный кран, ветряную мельппцу, автомобиль и много других интересных моделей. Конечно, настоящую машину с помощью такого «Конструктора» не построишь. Можно сделать только очень похожую модель ее. Ведь в настоящей, не игрушечной технике все намного сложнее. На свете существуют тысячи машин, и каж- дая состоит из десятков и сотен самых разно- образных. не похожих друг на друга деталей. Как же разобраться в этом многообразии, как изучить все детали, запомнить их? И тут мы вспомним наш «Конструктор», где пз немногих деталей можно построить так много машин. Представим себе, что нам предложили ра- зобрать на части механизм велосипеда, башен- ного крапа, автомобиля, токарного станка, зерноуборочного комбайна, будильника и разложить эти части по полочкам так, чтобы на каждой оказались детали одного назна- чения. Вы, наверное, думаете, что для этого Пона- добится пс одна сотня полочек — так разнооб- разны, так не похожи эти детали дру г на дру- га по внешнему виду. Но пет! Полочек потребуется пс так уж много. Ведь мы будем сортировать детали не но пх виду и размерам, а по казн а ч е- 11 н ю, ио топ роли, которую они исполняют в машине. Такую сортировку, распределение по полоч- кам, т. е. к л а с с и ф ч и а ц н ю, осуществи- ла паука о деталях машин. Рассмотрим клас- сификацию наиболее упот ребптельпыхдеталей: Детали для соеди- нения частей ма шины Соединения неразъемные: заклепочные сварные прессовые Соединения разъемные: резьбовые шпоночные шлицевые Валы, их опоры п соединения Валы (осн) Подшипники Муфты Детали передач вращательного движения Передачи: зубчатая червячная ременная фрикционная ценная карданная Детали передач, преобразующих вращательное движение в посту нательное Передачи: капатпо-блочная винтовая реечная шатупно кривошипная кулачковая Ходовое оборудование Колесное Гусеничное IHaiaiaiucc Тормоза I колодочные Ленточные Дисковые 45
М IHIHH 1 — ОСНОВ I СОБРЕ НЕННОП ТЕХНИКИ С0ЕДП1П ПИЯ Для получения неразъемных соединений де- тален машин применяют з а к л е п к п, си а р- к у деталей или з а н р с с со в к у одной детали в (ругую с помощью пресса. Зак л с н о ч п ы е соединения долгое время считались единственно возможными при изготовлении паровых котлов, мостов, корпу- сов кораблей, металлических конструкций для инженерных сооружений п крапов. Старые производственники помнят, каким тяжелым бы I труд рабочнх-котсльщнкии в »е времена, когда все заклепочные работы выпои ня.тпсь вручную. Особенно трудно приходи- лось «глухарях!» — так называли рабочих, ко- торые должны бы in внутри кот.та гру р.ю под пирать металлическую оправку п удерживать заклепку, н то время как клепальщик снаружи бил тяжелым молотом по стержню раскален- ном заклепки, придавая ему форму иочукруг- лоп головки. Сейчас заклепочные соединения в машино- строении п строите ibiioii технике почти пол- ностью вытеснены с в а р н ы Xi и (см. ст. «Как сваривают мета гл»). При снарке соединяемые части вс ослабляются большим числом отвер- стий; труд рабочего слал намного легче, про- изводительность его повысилась. Сварные детали часто применяются вместо литых; это значи- тельно уменьшает вес машины. Закж’Ночные соедпнснпя встречаются в само- стостроении, где сотня мп тысяч мелких за- клепок из легкого сплава соединяют частп и обшивку корпуса, крыла п оперения самолета. Но и эта работа в значительной степени механи- зирована. Для разъемных соединений деталей в ма- шинах чаще всего применяются болты с г а й к а м и и пинт ы. Гакле соедпнснпя называются резьбовыми. Опп очень удобны, так как дают возможность в любой момент разобрать машину па частп, сменить изношенную или непенравну ю деталь. Резьбы и размеры (Сталей резьбовых соединении в на- шей промышленности ыанлартпзовапы. ВАЛЫ, ПХ ОПОРЫ П СОЕДИНЕНИЯ В каждой машине имеются вращающиеся валы с насаженными на них зубчатыми колеса- ми, барабанами для стальных канатов, звез- дочками хля цепей, шкивами для ремней. Эти детали надежно закреплены па валу ш п о п- к о й, которая закладывается в канавки, про- резанные па валу, и в отверстия ступицы дета- ли. Шпонку можно закладывать свободно плп с помощью молотка, если опа имеет форму клипа. В автомобилях, станках и многих других машинах теперь применяются ш л п ц е в ы с сое (ишчшя, успешно заменяющие шпоночные. На поверхности нала прорезают канавки и оставляют выступы (шлицы), которые входя г в соответствующие но размерам канав- ки, сделанные п ступице детали, сидящей па валу. 1акое соединение ослабляет вад меньше, чем шпонка, п дает возможность шестерне плп .муфте свободно перемещаться ио валу. П1 н п о м пли ш е и к о и вал машины опи- рается па под hi и п в и к. При повороте нала поверхность вращающегося шипа скользит по неподвижной поверхности подшипника. Валы обычно изготовлены из прочной стали. Для того чтобы уменьшить треппе, опорную поверх- ность подшипника делают в виде съемного «вкла- дыша» из бронзы, пз антифрикционного (умень- шающего трепне) чугуна или заливают баб- битом - силаном олова, синица п сурьмы, применяют алюминиевые сплавы, металлоке- рамические вкладыши. Но это лишь частично предохраняет шейку вала от износа. Чтобы уменьшить трение до минимума, под- шипнику скольжения нужно дать очень хорошую смазку. При большой скорости враще- ния вала смазка все время подается к подшип- нику под давленном. Так смазываются подшип- ники колончатого вала автомобильного п трак- торного двигателей. Однако даже при хорошей смазке подшип- ники скольжения и шейки палов подвержены довольно быстрому износу. Поэтому в совре- менных машинах подшипники скольжения поч- ти полностью вытеснены шариковыми и роликовыми подшпини ками. получив- шими общее название подшипников к а ч с п п я. Они значительно уменьшают по- терю энергии в опорах валов, делают ход маши- ны более легким, обладают высокой работо- способностью. 13 подшипнике скольжения поверхность пиша, шейки, пяты скользит по поверхности подшипника (подпятника) под большой нагруз- кой н с большой скоростью. Это вызывает на- гревание тругцпхея поверхностей, а значит, п вредные потерн энергии в машине. А в подшип- нике качения между стальным закаленным кольнем, си (мшим на валу, п таким же кольцом в опоре катятся шарики пли ролпкн. При пх 46
Рис. 8. Самые употребительные детали и узлы, машин: 1 виты (сортамент) сортового металла: труба, полоса, круглый прокат» шестигранник (для болтов и гаек), «зетовый" профиль, швеллер, двутавр, квадратный профиль, рельс, равнобокий уголок, толстый лист; 2 - -заклепочные соединения; 3 сварные соединения; 4 типы резьб н рр "ьбовые соединения, 5 винты и болт с гайкой •• замки, удерживающие резьбовые соеди- нения от гаморазвинчивапия, 1аечпый ключ. 7 валы: кулачковый, ступенчатый и кривошипный; S шпоночные соединения. & шлицевые соединения; 10 подшипник скольжения разъемный, fl подшипники качения шариковые и роликовый, 12— роликовый подшипник с корпусом.
ЧЛШППЛ ОТПОИЛ СОИРГ МИННОЙ ТЬ\НПКП Г---------- качении трение становится ничтожно малым, износ детален — небольшим, а потери энергии и машине уменьшаются по много раз. Шарикоподшипники широко применяются в самых разнообразных современных машинах и механизмах. Шарикоподшипниковые заводы в Москве и других городах пашей страны вы- пускают миллионы ПОДН1Ниппков всех размеров: от крошечных подшипников - ли шпутов до подшппникоп-гигаптов. Перед советским машиностроением стоит за- дача перевести в ближайшие годы все вагоны железнодорожного транспорта на подшипники качения. Тепловозы и электровозы смогут тог- да повести составы значительно большего веса, а пробег вагонов без смены подшипников воз- растет в десятки раз. Валы в машинах соединяются между собой с помощью муфт, весьма разнообразных по своему устройств!. Прп постоянно соединенных муфтах палы во время работы машины не Morj г быть расцеп- лены; сцепные же, пли у п р а в л я е- м ы е, муфты позволяют расц< плять на ходу валы п затем плавно соединять пх. Примером управляемой муфты служит ме- ханизм сцепления в автомобиле. Нажи- мая на педаль сцепления водитель разобщает пал двигатели и вал трансмиссии автомобиля; отпуская педаль, — плавно сцеп 1яет их. ДЕТАЛИ ПЕР1 ДАЧ У часового механизма, токарного станка и многих дру гпх машин передача вращатель- ного движения от одного нала к другому осу- ществляется с помощью зубчатых ко- лес, насаженных на валы. “Здесь одно колесо ведущее, а другое ведомое. Малое зубчатое колесо, называемое тестер- н е й, бывает обычно ведущим. Прп этом боль- шое колесо вращается во столько раз мед- леннее малого, во сколько число его зубьев больше числа зубьев шестерни. Отношение числа оборотов ведущего колеса к числу обо- ротов ведомого называется передаточным число м. Т ак, если веду щее колесо делает 1500 об .шш, а ведомое - 500, то передаточное число равно 3. В тех случаях, когда нужно увеличить число оборотов ведомого вала по сравнению с числом оборотов ведущего, на ведущем валу ставят большое колесо, а на ведомом — малое. Зубчатые колеса, передающие движение меж- ду параллельными валами, имеют цилинд- рическую форму. Зубчатые колеса, оси которых перпендикулярны, имеют форму усе- ченного конуса и называются поэтому коп н- ч е с кп м и. Когда оси па юв в машине скрещиваются, применяется червячная передача. Здесь ведущий вал с винтовой нарезкой — червяк, а ведомое — зубчатое колесо с косо поставленными зубьями. Червячные передачи отличаются плавнос- тью хода и могут иметь большое передаточ- ное число. Это очень удобно в тех случаях, ког- да быстроходный двигатель приводит в движе- ние тихоходную машину. Однако прп работе они потребляют значительно больше энергии, чем зубчатые. Поэтому коэффициент полезного действия червячных передач много ниже. Для зубчатых и червячных передач нужна большая точность изготовления надежная, исключающая перекос валов установка подшип- ников, обильная и своевременная смазка. Что- бы сделать высококачественные зубчатые пе- редачи, нужны дорогие зуборезные станки п хорошая технологическая подготовка производ- ства. Поэтому в настоящее время специализи- рованные заводы пли цехи выпускают уже готовые, собранные и испытанные зубчатые передачи в виде комплектного узла (меха- низма). Такой комплектный механизм, состоящий из набора зубчатых колес, валов, подшипников п деталей для смазки, заключен- ный в герметически закрытый корпус, назы- вается зубчатым (червячным) редуктором. Вращательное движение может быть пе- редано от одного вала к другому п с помощью гладких — цилиндрических пли конических - колес, нс имеющих зубьев. Необходимо толь- ко, чтобы они были с достаточной силой при- жаты др'г к другу. Тогда ведущее колесо силой трения будет увлекать ведомое. Такая передача вращательного движения называется фрпкцпонной. Однако в машинах фрпк- цпопныс передачп не получили широкого при- менения, так как не обеспечивают надежной пе- редачи движения. Если расстояние между' параллельными ва- лами в машине велико, то для передачп вра- щательного движения от одного нала к другому применяют г 11 б к у ю передачу - р е м е н- н у ю или цепи у ю. Вентилятор .автомобиль- ного двигателя, например, приводится в дви- жение клиновым ремне м. который работает быстро п богппмно, без толчков и уда- ров. Цепная передача на велосипеде состо- 48
Рис. 9. Самые употребительные детали и у.^лы машин: 1 — муфты дли соединения валов. 2 - муфты фрикционные конусная и дисков.» л. з — элементы зубчатого щенления. про- филь зуба, схемы наружного, внутреннего н реечного зубчатого зацеплении, 4 зубчатые цилиндрические колеса < яримыми, косыми и елочными (шевронными) зубьями. 5 коническая передача со спиральными зубьями, схема соединении 1.«»ническич шестерен, 6 редуктор с червячной передачей 7 гибкие передачи с плоским ремнем, клиповым ремнем, втх.и*»нк»-ролико- ной и «бесшумной» (зубчатой) цепью. 6 к.шптпая передача, состоящая из барабана, каната, блоков и крюковой подвески. & карданная передача полумуфта кардана имеет шлицевое соединение с валом. Ю шатунно-кривошипная н кулачковая передачи, it колодочные тормола кранового и ат < «мобильного тина; 12 элементы ходового оборудования: кр.нпшое колесо с двумя (Яфтпками (ребордами), жслс-аюдорожпое колесо с одним бортиком, автомобильное колесо с пневматической шиной. гракторпап гусенпда
ит н.т бесконечной цепи и двух зпездочек — ведущей н ведомой. Гусеницы трактора или экс- каватора— тоже цепи. У лепты эскалатора мет- ро — две бесконечные цени. К их звеньям при- креплены ступеньки, па которых стоят пасса- жиры. 13 быстроходных передачах применяют бесшумные цепи. Современные автомобили снабжены к а р- данной передачей. Опа состоит из двух шарнирных муфт и промежуточного нала. Муф- ты соединены с валами посредством шлицев. Карданная передача позволяет смещать на Небольшой угол ведомый вал опюенгельии «едущего. С помощью к а п ат н о-б л о ч п о и пере- дачп вращательное движение вала преобразу- ется в поступательное. Э акая передача состоит пз барабан а, стального к а и а т а (троса) п блоков (роликов), па которых канат изменяет свое направление. Многим пз вас, наверное, приходилось наблюдать работу строительных крапов пли экскаваторов. 1 ибкип стальной канат, нама- тываемый па барабан лебедки, передаст усилие крюку, поднимающему груз, или ковшу экска- ватора, копающего грунт. Канат евпт h i мно- жества очень тонких и прочных стальных проволочек. Если нужно увеличить усилие за счет у мень- шеипя скорости, в канатной передаче применя- ют полиспаст, состоящий пз системы блоков. Преобразование вращательного движения в поступательное осуществляется также с помо- щью винтовой передачи. Рабочими деталями ее Рис. 10. Цепочка различных передач. Л/.IW/Z// I ОСНОВА СОВРЕМЕННОЙ техники ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ КАРДАННАЯ ПЕРЕДАЧА ВАЛ — ПЕРЕДАЧА „МАЛЬТИЙСКИЙ КРЕСТ“ ГИ6ИИИ ВАЛ КОНИЧЕСКАЯ ШЕСТЕРНЯ ВАРИАТОР ФРИКЦИОННЫЙ
С- .1/ НИЦЦЫ И (1.1 1.1 и .17 1/7/7777 служат и и п т п га й к а. С пх помощью домкратом поднимают па небольшую высоту груз, зажимают обрабатываемую деталь в сле- сарных тисках, передвигают суппорт токарпо- вннторезпого станка. В от шчпе от крепежных пиитов, имеющих резьбу треугольного профиля, винт с гайкой, применяемые в вин вовой передаче, имеют прямоугольную плп трапе- цевидную резьбу. В некоторых машинах вращательное ип- женпе преобразуется в поступательное с по- мощью р е е ч п о н передачи, которая состоит из шестерня п губчатой репки. III а т у п н о-к р н п о ш н п н а я пере- дача применяется в поршневых двигателях внутреннего сгорания, в паровых машинах, в насосах, перекачивающих жидкости, н в ком- прессорных установках, сжимающих и nai вс- тающих газы под большим давленном. У дви- гателей внутреннего сгорания шатунно- кри- вошипная передача преобразует возвратно по- ступательное движение поршня во враща- тельное движение коленчатого вала. У насосов и компрессоров происходит обратное преобра- зование. Шатун соединен с кривошипом колен- чатого вала ш ату и н ы м подшипником. Верхняя головка шатуна соединена с поршнем при помощи п а л ь ц а. Коленчатып пал двига- теля опирается на к о р е п и ы е подшипники. В поршневом двигателе есть еще одни ме- ханизм, преобразующий вращательное двпа.е пне в поступательное. Это — к ул а ч к о п ы й вал, то л кате л н п пру ж я я ы кулачкового механизма, управляющего работой клапанов. Кулачок и толкатель поднимают клапан, а пружина опускает его и прял нмает к седлу. ХОДОВОЕ ОБОРУДОВАНИЕ Один машины работают, находясь па одном месте (например, станки на фабриках и заводах), другие передвигаются па ко юсах, гусеницах плп при помощи шагающего меха низма, т. е. имеют ходовое обо руд о- в а и и с. Выбор ходового оборудования д 1Я топ плн иной машпны зависит от особенностей п со- стояния пути, веса машины я необходимой скорости передвижения. Хо ioboo оборудование ре 1ЫОВОГО транспорта состоят на металличе- ских колес снабженных ребордам и (закраппамп), которые не дают локомотиву и вагонам сойти с рельсов Мостовые н башен ные крапы также переминаются но рельсам на стальных колесах. Автомобили, колесные тракторы, легкие экскаваторы и некоторые краны оборудованы прочными надувными резиновыми |пнпамп— п н е в м а т и к а м и. Чтобы машины могли лсч ко передви- гаться по бе.дорожыо, но заболоченной мест- ности или по сыпучему песку, пх вместо обыч- ных колес снабжают гусеницами. У 1усеппц большая опорная поверхность н потому мало удельное давление, переда ваемое па грунт. (ельное давление опреде- ляется в кГ см~, т. е. это частное от деления величины веса машины в кп юграммах на опорную площадь гусениц, измеряемую в с.и". Благодаря малому удельному давлению па грунт гусеницы пе пропаливаются н машина имеет хорошую проходимость. Зацепы в iyce- нпцах повышают тяговые качества машины. У гусениц >чспь мала скорость передви- жения, поэтому в последнее время па многих экскаваторах п крапах гусеницы вытесняются колесами с большими пневматическими шина- ми. Когда такая машппа двпжетсп по ровной дороге, давление в нише при помощи специаль- ного компрессора повышается до 3.5—4,5 атм. А ос in машина попа сает па Мокрый плп рых- лый > рупт, носитель снижает давление до 1,2 п даже до 0 7—0,8 атм. Шипы становятся «вездеходными», и машина лсчко преодолевает бездорожье. ТОР'ЮЗА Назначение тормоза общеизвестно: водите 1ь автомобиля, заметив неожиданно возникшее па пути препятствие, нажимает па тормоз, н машина останавливается. Крановщик подъем пого крана тормозом удерживает груз па высоте или заме сляет его движение при спуске. Обычно тормоз состоит пз барабана, сидящего па вращающемся палу, и тормоз- п ы х колод о к. При торможении колодки принимаются к барабану н соз (а ют силу тре- пня. Это замедляет и останавливает вращение тормозного барабанк, а с ним и движение всей машины плн груза. В автомобн u.iioM тормозе колодки паходят- •я внутри барабана. II рн торможении кулачок, поворачиваясь, pa i спивает колодки н прижи- мает пх к внутренней поверхности вращакчцего- ся барабана. В крановом тормозе колодки охватывают барабан снаружи. 5J
МАШИН I — (М ИОН I ( ОГ.ГЧ UE НПО ft техн ни. и У локомогпвог п железнодорожных ва- гонов колодки при тормола-п п п пр пл. и мают ел к обо 1у колес. Погашаемая анергия лвлл.еиия преобразуйся в теп.юную. Поэтому тормоза должны хорошо отводип» тепло в окружающую атмосферу. Кроме колодочных, в крапах часто применя- ются л е п т о ч п i.i е п in д н с к о в ы е тор- моза . Ч ГО ТАКОЕ СТАНДАРТИЗАЦИЯ Рассказ о деталях машин будет неполным, если не упомянуть об их стандартизации п нормалилацпп. Как вы думаете, что проп ioii (ci, если каж- дой конпруктор и каждым завод начнет при- думывать новые размеры резьб, профп теп про- ката, шарикоподшипников, муфт, ценен или даже новую систему оформления чертежей н условных обозначении? Конечно, п таких чер- тежах не сумеют разобраться работники других предприятий, п завод не сможет пол\- чпт ь всех необходимых ему материалов п гою- вых изделий, по сможет осуществить upon.: водегпенное сотрудничество с другими пред- приятиями и т. д. Чтобы этого пс случилось, в пашей стране введена система государственных общесоюз- ных стандартов (1 ОСТов), которые пп одно предприятие не вправе нарушить. Стандарт аопапы все важнейшие конструктивные элемен- ты детален машин, профпли проката (балки, уголки, швеллеры, трубы), размеры шарико- подшипников, стальные канаты, а также чертеж- ная система. условные <>би.:нач1Ч!пя н мши ос другое. По машппос । роевню я другим видам про- дукции самых разнообразных отраслей прои подстаа с iандарт амп установлены также н «тех- нические условия» на изготовление я прием этой продукции. Стандарты все время пополняются п обнов- ляются в соответствии с непрерывным ростом н рашшпем промышленного проп-.в идет на. В дополнение к стапдаршлацнп, проводимой в общегосударс 1 венном масштабе, отдельные отрасли производства п заводы могу i прово- дить работы по п и м а л я л а ц н п дет а- лен машин. технологической оснастке режу- щего, п смертельною инструмента п др. Норма- лизацией могут быть охвачены .моменты, по прсдусмо।репные общегисударственными стан- дартами. О (нано чаще всего заводские нормали представляют собой сокращенную выборку из ГОСТов. I государственными стандарт амп пре- дусмотрены тысячи типоразмеров крепежных детален п сотни разных профи.топ стального проката н труб для всех отраслей народно- го хозяйства. Но для нужд какого-нибудь одного завода достаточно имен» 200 типораз- мером крепежных деталей п 30 разных про- филен стального проката п труб. Завод вы пускает п о р м а л ь (таблицу), ограничиваю- щую конструктора и выборе крепежных деталей пли профилен проката. Такая нормаль не прошворечпт ГОС! у, по очень облегчает работу по снабжению, увеличивает повто- ряемость детален в производстве п тем самым значителыю у цчпевляст стоимость машпн. ЯЗЫК ТЕХНИКИ Дрюго делают на заводах разных машин п станков. А ведь машина или станок состоит из различных детален. Со всех участков са- мо (а поступают готовые детали в сборочным цех. Некоторые детали даже привозят за согни километров с других заводив. Пл щталей собираются узлы, а из узлов — целые машины. Детали «слушаются» сборщн кон точно становятся на своп места, плот но плп свободно надеваются на валы, на ц-жпо садятся в приготовленные для них гнезда, .iei- ко навинчиваю!ся на болты. А как же иначе? Если бы они не пидходили др\1 к Других, иг возможно было бы дета । к машины. Рабочие н инженеры, которые изготовляют отдельные детали, находятся в разных цехах и даже па разных занцдах. Опп могут не знать Друг друга п не советоваться между собой. В об- Мы живом в мире машин. 52

детали П . /de* । i let ‘‘ 1 i -г т лит, из. кол. №Д0К. подпись Д корпус •Л- ЛНТЕ 1 ДЕС |МЦ11Г* КОНСТРУКТ. Петрсг. ZLS3 РЕД-KUHCT Ибаноб и&ьД, г'-"1 ”’ ?<|Г n*t,_н ПРОВЕРИЛ I Сидоров Дурилюнимии Д16Т юг 1 Трыков ЛГЯ| Г0СТ47Я4 АО МКБК I МЛРМПКСН] Кул ев i/z:i
ЯЗЫК TI.XIIIIKII щ<-м le.ie u\ напрапляет п объединяет единый для всех язык гехппкп — язык чертежей. За- мысловатые липпп, значки п цифры черте- жей понятны рабочим и инженерам всего мира. Be (Ь чертежи выполняются е соблюдением единых правил, знать которые необходимо всем. Не умея составлять н читать чертежи, не- возможно строить машины, дома, мосты, пло- тины, нельзя даже хорошо понят ь, как они ус- троены, нельзя внести в них какое-либо усовершенствование. Даже для того, что- бы построить простейшую модель, надо сперва разобраться н ее чертежах. Почему же понадобился людям этот спе- ция.и.иып язык, почему нельзя обойтись толь- ко картинами, которые рисуют художники? Вот перед памп (ом (рис. 1) Он изображен так, как его виде I художник. Всем ясно это дом. По построить его по такому рисунку очень и очень сложно. Мы не знаем истинных размеров стен, окоп, (верен здании. Измерить их па рисунке нельзя — линии степ, крыши, окон потеряли па нем параллельность, а пх размеры уменьшаются но мере удаления от наблюдателя. Чтобы построить дом пли сделать машину, нужен составленный с соблюдением опреде- ленных законов и правил рисунок, из кото- рого были бы видны iciicT- ительные формы п размеры деталей, из чего они сделаны и Kai; обработаны, их располо- жение но отношению друг к другу >то 11 есть чертеж. Изображение и рос । рапс гнев- ного предмета па плоскости при помощи определенных приемов называется проектированием, а полученное изображение проекцией данного предмета па плоскость. В taiiiicn мости от способа проектирования мож- но получить различные проек- ции одного п того же предмета. Поместите подставку для ка- рандашей между лампой и эк- раном из прозрачной бумаги и обведите контуры ее тени карай дашом (рис. 2). Вы получше проекцию подставки па пло- скость бумаги. Допо итie ее линиями внутреннего контура — и полу цен- ный рисунок даст наглядное н весьма точное представление об изображаемом пре дмете. Но обратите внимание: размеры проекции под- ставки не равны ее действительным размерам. Они изменяются в зависимости от положения иодстапкп относи le.ibiio лампы и экрана. Гак получается потому, что лучи спета исходят из одной точки н угол между крайними проектирующими тучами изменяется я зависи- мое m от положения проектируемого предмета. Гаков способ проектирования называется ц е п т р а л к п ы м. Его применяют главным образом и живописи н архитектурных черте- жах при изображении зданий. В :мих случаях центральные проекции называют л и п с и и о й и е р с и е к тнно в (рис. 3). Если для получения тени от предмета мы будем пользоваться параллельно идущими лу- чами спета, то размеры тени не будут зависеть от расстояния предмета от плоскости проекции. 'Такое проектирование называется па р а л- л е л ь и ы м. Проектирующие лучи могу i па- дать па плоскость проекции точно под прямым углом. В атом случае размеры проекции точ- но совпадают с размерами проектируемого пред- хюта. Такие проекции называются и р я м о- у г о ;i ь и ы м и, или о р т о г о н а л к в ы ч и (рис. 4). Они позволяют точно определит ь раз- Рис. 7. Чтобы построить дом, нужно иметь его чертеж. Деталь II ее чертеж, выполненный в грех проекциях по правилам ManiiiuocTpoinc.ii,iioio черчения. 53
1/ t /////// I O( ПО П 1 ( О HP I MlIIIIO n трлн п К H Рис. 2. При центральном проектировании размеры проекции предмета не равны его действительным размерам. Рис. 3. Так выглядит улица в линейной перспективе. меры п взаимное* расположение пространст- венных нредмегон п поэтому являются основ пым способом пх изображения па чертежах. Если же л} чп надают под острым углом к плоскости проекция, то проекция предмета получается непохожей па предмет, так же как не похожа на вас ваша тень в вечернее время. Такие проекции называются к о с о у г о л I»- н ы м н. Ими пользуются для технических рисунков. Можно проектировать предмет с различ- ных сторон и каждый рал получать новое изо- бражение, непохожее па предыдущее. Чтобы все инженеры во всех странах мира делали чертежи одинаково, 5 станов теп единый способ проектирования предметов и опреде- ленное расположение проекции па чертежах. Способ этот заключается в том, что про- ектируемый предмет как бы помещают в про- странство угла, образованного тремя взаимно- перпендикулярными плоскостями, и проекти- руют его методом прямоугольной проекции па трп плоскости (см. цв. рис., стр. 53, и рис. 5). Плоскость Н называется горизонтальной плоскостью проекцпи, плоскость V — верти- кальной, а плоскость U7 — профплыюй. Не- трудно видеть, что проекции предмета на эти плоскости представляют собой внешний вид предмета с трех сторон спереди, сверху и слева. Теперь как бы развернем наши плоскости проекций: плоскость II откинем вниз, а плос- кость W повернем па 90 против часов oil стрел- ки. В результате все три плоскости проекции оказались совмещенными в одной плоскости бумаги. Это п есть чертеж предмета в прямо- уголышх проекцня х. При совмещении плоскостей вид сверху оказался под впдом спереди, а вид слева — справа от вида спереди. Такая зависимость и расположении видон называется проекцион- ной связью и при выполнении чертежей должна обязательно соблюдаться. Как же получить проекцию какого-лпбо предмета па бумаге? Самый простой способ — это положить его па бумагу н обвести тонким карандашом (рис. 6). Но нс всякий пред мет можно спроекти- ровать таким способом. Одни предметы не поместятся на листе, другие слишком ма- лы, а третьи (например, электрическую лам- почку) невозможно обвести из-за сложности пх формы. Кроме того, пас интересует по только в пень нпн впд предмета, поп его внутреннее \ строп- 54
стпо, которое таким способом па GjMaiy пе спроектируешь. Вот тут-то нам н пона добят- ся приемы н правила начертательной г е о м е т р и н. Обозначим буквой А какую-пибу ц. точку на проектируемом предмете (рис. 7). Тогда мы сможем сказать, что точка А — это оригинал, точка а — проекция оригинала, Аа — проек- тирующий луч, плоскость Р — плоскость про- екции. То ;ке самое мы можем сказать обо всех точках предмета. C.ie цшате гыю, чтобы полу- чить проекцию предмета, надо спроектировать псе его точки. Но законы п правила начертательной гео- метрии позволяю! значительно упростить эн работу. Дейстпптелыю, чтобы построить проекции примой, достаточно спроектиронать только (ве любые принадлежащие си точки п пронести через них прямую липою. Проек- 1>ис- 4. Проекция может быть прямоугольной или косо- угольной, в зависимости от исправления проектирую- щих лучей. язык ti;x и in; я Гис. 5. Так получается чертеж предмета в прямо- угольной проекции. Рис. 6. Не всякий предмет можно спроектировать при помощи карандаша. цин квадрата, прямоугольника илп треуголь- ника можно построить но проекциям их вершин (рис. 8). Многие пртцметы детали здании и машин, мебель, посуда содержат в себе элементы кри- вых линий и поверхностен. Для получения пх проекций приходится также проектировать ряд принадлежащих им точек и сое (ппять эти точки между собой при помощи шаблонов 55
.и IП1 ПН I Ol ПОНА ( ОПРЕ ME 11 ПОИ ГЕХНПКН Рис. ?. Чтобы спроектиро- вать предмет па плоскость, надо спроектировать все его точки. Рис. Ч. Проекции слож- ных кривых чертятся по проекциям их точек, сое- диняемых лекалами. Рис. Ю. Проекция дна наклоненного или срезанного цилиндра представляет собой эллипс. Построить эл- липс можно способом, показанным на рисунке. Put. 8. /1 роекцию пря- мой линии можно по- строить по проекции ее двух любых точек, а проекцию треуголь- ника — по проекциям с о вершин. 5G
•i.tbiis n:\ii iiic/i лекал. Такие .пиши получили название те- кальных (рис. 9). Средн бесчисленного многообразия кривых есть так называемые закономерные кривые, все точки которых обладают некоторым общим свойством. Это свойство позволяет применить определенные правила для их начертания. Например, шар во всех проекциях имеет вид окружности. Ее не надо строить но отдельным точкам, ее можно провести с помощью циркуля. Проекция дна наклоненного или срезанного плоскостью кругового цилиндра представляет собой другую закономерную кривую — эл- липс (рис. J0). Встречаются и более сложные закономерные кривые, п для каждой из них есть свои способы построения (рис. II). Однако умения правильно построить про- екцию того пли иного предмета еще не достаточ- но для правильного составления чертежей. О ща пз важных особенностей прямо- угольных проекций заключается в том, что мно- гие предметы ра тлнчпоп формы проектируют- ся одинаково на одну, а ниш да и на две плос- кости проекции. Например, горизонтальную проекцию в виде круга имеют шар, цилиндр, конус (рис. 12). Чтобы их различить, обяза- тельно нужна вторая проекция. Но не всегда помогает и она. Приходится чертить третью проекцию. В тех случаях, когда ио прямоугольных! проекциям трудно представит!, себе общин вид изображенного предмета прибегают к иомощп а к с о и о м е т р н- ч е с к п х проекций. Опп бы- вают косоугольными (кабинет- ная проекция) и прямоуголь- ными (изометрическая н дн метрическая). Такие проекции дают наглядное п весьма точное изображение предмета н помо- гают правильно понять чер- теж (рис. 13). Очень большое значение име- ют вспомогательные .пиши, ко- торые в ряде случаев позво- ляюг понять чертеж бе.з допол- нительных проекций. Поэтому на проекциях тел вращения (шар, цилиндр, конус, парабо- лоид и т. д.) и отверстий всег- да наносят осевые линии (рис. 14 п, б). Не меньшую роль играют Штриховые липни, обозначаю- щие па чертежах невидимые с Рис. 12. Цилиндр, конце и шар проектируются на гори- зонтальную плоскость в виде окружности (о). Чтобы их различит, ь, нужна в т ор а я, вер т икальн а я п р оекц и я. /( ру- гне предметы одинаково выглядят в вертикальных проекциях (б). Поэтому необходимо изображать еще их вид сверху. данной стороны элементы деталей (отверстия,вы- ступы, фаски и т. д.). Сравните проекции ч и г, изображенные на рис. 14. Они отличаются только штриховыми линиями. А посмотрите, как отличаются друг от друга изображен- ные на них детали. Как видите, па чертеже не бывает лишних линий. Каждая из них Риг. 13. Для сложного upeehiema иногЯа приходится чертить пять шесть прямоугольных проекций. I чтобы был ясен о6и(Ю< вид лпого предмета, его изображают при поно/ци аксонометрических проекций: а - димметрической, б кабинетной и е — изомет рическои. 37
1/ IШИ И I — ОРИОН 1 CORP! UEHHOfi ТЕХНИКИ Рис. 14- Трудно представить себе фирму предмета по проекциям, изображенным на рисунке (а). Ио осевые линии на рисунке (б) подсказывают,что изображен цилиндр с вы- точкой.Чертеж (в) отличается от чертежа (г) только от- сутствием двух тонких штриховых линий па вертикаль- ной проекции. Но предметы, изображенные на этих чертежах, совсем разные. имеет определенное назначение п помогает пра- вильно прочитать чертеж. На чертежах сложных детален часто при- ходится делать разрезы, сечеппя, нырыны и обрывы, которые дают возможность более точ- но понять устройство детали, узла пли целого Разрез по ЕЕ Разрез поРОб Рис. 15. Для боле/ точ- ного изображения слож пых деталей приходится делать их ра ‘ре.;ы. механизма. Сечение и разрезы шт рпхуются топкими косыми лнппя- мп (рис. 15). Coci авляя чертеж, нужно внимательно изучить изображаемую деталь, определить не- обходимое число проек- ции, расположить пх при проектировании так, чтобы были пидны наиболее сложные эле- менты. Прп изображе- нии вида спереди лучше всею дать деталь так, как она будет установ- лена в механизме. Потом нужно по- смотреть, полное ли представление о детали дают ее изображенные проекции. Ес.нг какой пибудь элемент детали не ясен, нужно дать се разрез и ш сечение по этому элементу 11с всег- да можно изобразить деталь в Натуральную величину. Чаще приходится ее уменьшать или увеличивать. Надо правильно выбрать масштаб изображения и указать его па чер- теже. Например, масштаб 1:1 означает, что деталь выполнена в натуральную величину; 1:2- уменьшена в два раза, а 5:1 — увели- чена в пять раз. Для того чтобы не загромождать чертей: лит- ними линиями, в некоторых случаях прибега- ют к j прощенным изображениям. Надо, ска- жем, сделать чертеж болта пли какой-либо детали, имеющей резьбу. Лзобразшь точно про- екцию сложной винтовой липни резьбы очень трудно, да и не нужно. Ведь резьба нарезает- ся при помощи специального инструмента, ко- торый сам придаст ей необходимый профиль и размеры. Поэтому па чертеже участок, па котором должна быть резьба, отмечают гнтри хопоп линией, а около него ставят условный знак (рис. 16). Например, М-8 означает, что па детали надо нарезать метрическую резьбу с наружным диаметром 8 мм. Только в случаях специальной резьбы па детали дополнительно делают вырыв (или выносят сечение) и дают точные размеры резьбы. Точно так же поступают с зубчатыми коле- сами. Зубцов у них много, п все одинаковые. Зачем же тратить зря время на пх вычерчива- ние? На чертежах зу бцы не вычерчивают, а только указывают наружный диаметр колеса, число зубцов и модуль'зацепленпя (рпс. 17). По этим данным на зуборезных станках с помощью специальных модульных фрез или резцов де- лают именно те зубцы, которые нужно. Когда вычерчены все необходимые проекции детали, разрезы п сечеппя, надо проставить размеры. Конечно, на чертеже у называют дей- ствительные размеры детали. Пх надо ставить так, чтобы они нс загораживали основных ли- ний чертежа п чтобы пх было легко читать. Прп изготовлении деталей очень трудно вы держать размеры, обозначенные на чертежах. Поэтому иногда еще указывают отклонения от размеров, которые можно допустить при п.г- готовлепии детали. Эти отклонения, называе- мые допусками, пишу г справа около основного размера. Например, подпись 29 0,5 означа- ет, что при изготовлении детали этот размер должен оыть не больше 29.5 мм п по меньше 28,5 мм (см. цв. рис., стр 5.3). Чтобы и гготовить деталь, надо знать так- же, из какого материала ее делать, как чисто 58
на (О оораоэтать се поверхности. Материал, и.I которою изготовляется дегаль, у называет- ся в штампе чертежа пениальными овоЛаче- ннямп. Например, Ст-45 обозначает, что деталь изготовляется из нонет pyKiiiioiiiioii стали, со- держащей около 0.45“о у i юрода. I; соседней графе штампа у называют количество детален, которое на (о нзготовшь. Обработать деталь мои.но но рашору. Мож- но проточить ее р< щом, который ос ганит бо- роздки, легко ощу т нмые ру кон. Мо;шю отш Цп- фовать плп отполировал ь ee Taif, чю она бу дет блестеть, i.ai. зеркало. Чисто г т обработки но- вермюстей детали обозначают треугольничка- ми и ннфр 1МП. На Hind. « г 6» означает полу- чистую поверхность fi-ro к lacca чнсюзы. Чертежи, на которых изображена одна де- таль с j казанном размеров, материала и степени чистоты обработки, нужны для изготовления де- талей. Но, чтобы собрать детали и узел механиз- ма, нужен ДР) I он чертеж, на котором были бы указаны их взаимное расположение и условии сборки. 1 iKoii чертеж называЛся сборочным. Детали можно собирать с разной степенью плотности, называемой носа р.ой. Например, колесо, надетое на ось, может качаться, вра- щаться си обо ото без качаний пли тую повора- чивал ься на оси. А можно нагреть колесо и надеть I го так, что повернуть его на осп станет очень тру (по. Посадьп указываются па сбороч- ных чертежах буквами. Чаще всего машпны состоят пз многих де- талей, изготовленных пз разных материалов. Для удобства пользования сборочным черте- жом в его нравом углу над штампом делают спецификацию- перечень вес х детален, входящих в изображенный на чертеже у. ел пли механизм, с указанием пх количсеша и материала. Кроме того, на чертеже для различ- ных материалов применяют специальные ус юп- ныс изображения (рис. 18). В сборочных чертежах обязательно должен быть общин в11 ( полностью собранного меха- пи..ма пли машины. Как видите, составление чертежей не такая простая работа. Для с южных маннит прихо- дится делать не одну тысячу' чертежей деталей, сборочных чертежей п общих видов Л каждая деталь, ка.кдый ее ра мер должен быть со- гласован с размерами других деталей. Над составлением чертежей работает мно- го инженеров, техников, чертежников. Чю- бы все nepieaui выполнялись одинаково, суще ствует ГОС I па чертежи. В нем предусмотре- но все: размер бумаги, штампа, толщина ли- ИЛЫ К 77 \ /////,// Рис 16. Резьбу на чертежах не вычерчивают t и условно изображают штриховыми линиями и ставят ее обозна- чение. Только в случаях специальной резьбы на проекции детали делают вырыв и с/ают точные размеры резьбы. нпй, шрифт для надписей, расположение про- екции, порядок выполнения разрезов и сече- нии, масштабы, условные изображения и т. д. И псе, кто работасч над чертежами, должны строго выполнять правила ГОСТа. Для изготовления чертежей имеется своя специальная техника — липепкн. угольники, рейсшины, лекала, чертежные станки, пзмс- Рис. 17. На чертежах зубчатых колес не надо чертить зубцы; достаточно указать наружный диаметр колеса, число зубцов и .нодуль зацепления. 59
м л шин । ос но a t сопри и/ // но н г к \ и п к // Рис. 18. Для изображения на чертежах материалов^ из которых сделаны детали, применяют условные обозначения: / металл, 2— кирпич: з- земля. J пл.к тма<< м. 5 резина. 6 дсрсьо поперек шож>к<чг. 7 дерено вдоль волокон. в желе «обетом 9 - «идкости; Ю с текло. рнте ш, циркули, Далеко не всякие каранда- ши, бумагу и резинки для с тирания можно ис- пользовать ирн >ц рвении. Но ног чертежи готовы. Сотни листов чертежной бумаги хранят в своих шпиях, цифрах и значках большой труд коллектива лю (ей, работавших над созданием новой машины. Их надо раз (ать инженерам, техникам и рабочим, которые превратят бгс форменные куски металла i детали будущей машины. Конечно, ра {давать и цехи единственные эк >< мпляры чертежей нельзя. Поэтому пх при- ходи гея размножать. На черте;!; пак ia (ываюг прозрачную бу- магу — к а л ь к у — и тушью тщательно ко- пируют па пе| вс< п юбраа.епне Затем эту кальку нпнмате 1ыю прош рнют н направляют в светокопировальную машину. В нгн па спе- циальном cnei очувстви тельной бумаге не 1агают чертежи. На такой машине можно получить сколько у го що копни. .Эти конин и отправ- ляют в цехи Там ими можно пользоваться, не боясь порван, или певичкаi ь. Но копировка чертежа па кальку, а затем на светочувствительную бумагу- это длительная, кропотливая работа, отнимающая очень много времени. Поэтому инженеры стремятся создан, такие методы подготовки чертежей, кото- рые позволили бы получать копни, не прибе- гая к кальке. Мы рассказали здесь о машпносгроите тынах чертежах. Но без чертежей нельзя обошпсь и в других областях науки и техники. Напри- мер, строители применяют строительные чер- тежи, электрики и ра (исты - электрические схемы, геологи, тонографы и географы гео- логические, топографические и географические карты. Конечно, эти черюжн по многом от шча- ются друг от друга, имеют своп особенности, выполняются но другим iip.iiiii.iaM и законам. Но в канон бы области человек ни работал, он обязан знать тот международный язык черте- жей, на котором «пишут « но всех странах поди его профессии. О том, как применяют чертежи Копс । ру кторы новых машин, рассказывает с 1едуюп(ая статья.
к лк еолдлг.п я м \я/пял КАК СОЗДАЕТСЯ МАШИНА Л [ы в большом .’.U.K- Констру кторскпго бюро ма- 1 1 iiihikici poine.ii.noro завода. 1’я (iimiictohi нак- лонные чер южные (иски с чертежными ком- байнами. Полле каждой доски письменный сто Iнк конструктора н шкафчик для книг, справочников, альбомов в чертежей. . 1амны дневного спета ровно, без тени освещаю! ра- бочие места. Стоя у ioci.ii в in склонившись па письменным столом, работают конструкторы. К залу примыкают библиотека проектных ма- териалов, архив чертежей, фотол пборатория и светокопировальная мастерская, размножаю- щая чертежи. В конструкторском бюро идет напряженная работа. Через несколько (пей будут рассмат- риваться варианты эскизных проектов повой MaiiniHbi, которая должна замени и. существую- щую. Но почему заменить? Разве та машина, ко- торую завод строит в течение ря ia лет. пло- хая? Ка >а Тось бы, легкая, компактная, бы- страя в работе, опа еще совсем недавно и ру- ках машинистов новаторов ставила рекорда производительности. Но время шло; народное хозяйство развивалось, и то, что не кавпо бы то лучшим, а вчера - хорошим, сегодня уже не удовлетворяет непрерывно растущих потребностей страны. Внедрение нопепшен техники, создание все более эффективных 11 пысоконрон подите.и,- ных машин—это путь прогресса, путь даль- нейшего подъема нропзво in ieльпых сил па- шен стрэпы, одно hi ус ювнн, обеспечиваю- щих дпнл.епис к ьохтму низыу. Созданию ионон машины нре (шествует большой и сложный труд целого коллектива конструкторов. Прежде всего нужно разрабо- тать чертежи буду щен машины, затем — и i- готовить пробные обра щы се, испытать их н «до- нести», т. е. устранить нет недостатки, вы- явившиеся при испытании. Работа конструкторов требует очень боль- шой тщательпост п всесторонней предус мот- рителы1остп. Ведь завод и течение ряда лет выпуска.! ныне существующую машину. Про- изводство се было хорошо налажено. I е- нерь надо прекратить ее выпуск н приступить к производству' совершенно ноной (или апачи тельно обновленной) конструкции II не то и.ко заводскому коллективу нужно будет перестро- ить спою работу. Осваивать новую .машину предстоит и всей армия механиков. машинистов и водителей, которые получат ее и эксплу- атацию. Как видите, внедрение попон техники свя- зано с затратой большого труда п больших средств. Значит, работа по созданию новой ма- шины должна быть организована таким обра 61
MMllHHX ОСПО13 I соввгмкнноп техники зом, чтооы технический и экономический ре- зультаты от ее внедрения были возможно боль- шими, а издержки и просчеты — наименьшими. Конструкторское бюро — это творческий, хо- рошо спаянный коллектив. У каждого его члена хорошая инженерная подготовка; псе работают с четким разделением труда, но с едн пой общей целью: создавать хорошие машины. Работа над новой маипнюй начинается с составления проектного задания или техничес- ких требований. Если нет достаточных мате- риалов для расчета п проектирования машины, приступают к экспериментальным исследова- ниям новых элементов плн процессов. По вот необходимые «исходные» данные собраны. Кон- структоры начинают разрабатывать эскизный проект. В проекте не входят и детали, а реша- ют такие принципиальные вопросы, как коп структнвиая компоновка машины, ее внешний вид, основные размеры, кинематическая схема (рис. 2). Подсчитывается мощность машпны, ее вес, уточняется характеристика рабочих режимов, производительность и т. и Для сопоставления предложений и выбора лучшего обычно делают несколько вариантов эскизных проектов, подкрепленных течмнко- экономпческмми расчетами. Если пх делают не- сколько конструкторов нлп коллективов, об- суждение проектов без «боя» и острой дискус- сии не обойдется. Проекты станут сравнивать между собой но затрате матерна юв, энергии, труда н денег на единицу продукции, выпущен пои будущей машиной. Учтут технологичность ее конструкции, т. е. простоту изготовле- ния, проверят, удобно hi ею управлять, лег- ко ли «ухаживать» за ней во время работы. Если производительность новой машины и другие ее показатели значительно выше, чем у старых машин, н затраты па ее внедрение в производство окупятся достаточно быстро, то проект ее обязательно примут <-к реализации». Из каких же источи икон конструкторы станков, автомобилей, строительных машин, самолетов, тепловозов и множества других ма- шин черпают материалы для создания новых конструкций? Новые пути нм открывают наука п практика. Ведь каждая область техники опира- ется на развитие определенных отраслей науки. Развитие аэродинамики околозвуковых и сверх- звуковых скоростей движения самолета, газо- Рш'. 2. Структура и кинематическая. схема лам.ины (строгального станка). Внизу- примеры условных изображений в схеме: А рычаг, Б шарнирные соединения; В подпшпшш скольжения. Г подшипник качения Д - кубчагая копиче» кая передача. К вмнтогля передача, Ж червячная передача! 3 кулига П зубчатая цнлиндричсгкал передача динамики и теории ре- активных двигателей, науки о высококаче- ственных, легких и прочных сплавах по- служило основой для создания замочат? *1 г.- пых советских реак- тивных самолетов и ракет. Развитие советской науки о резан пн ме- таллов, подкрепленное практически мн дости- жениями новаторов производства, разви- тие машиноведе пня и автоматики стало ос- новой для создания высокопроизводитель- ных металлообрабаты- вающих станков авто- матов и автоматичес- ких линий. Само собой разуме- ется, что для нс пользе ван ня новейших дости- жении пауки или про- ведения при необходи- мости самостоятельных 62
Я. 1К СОЗДАЕТСЯ J/ I ///пил Риг. 3- Коеиаь экскаватора с зубьями и со сплошной выступающей полукруглой кромкой. научных и зыскании конструктор должен всегда быть в курсе всего нового, что происходит в том или иной области знаний, должен следить за научно-технической литературой по интере- сующим его вопросам. А что дает конструктору практика? Прак- тика, т. о. производство и эксп Гуатация, — это прежде всего «заказчик» и одновременно самый строгий судья всей работы конструктора. Толь- ко реальные факты, т. е. результаты работы ма- шины, могут служить основанием для хорошей или плохой оценки трудов конструктора. Вот по- чему самые знаменитые и заслуженные наши конструкторы так внимательно прислушиваются к мнению летчика, токаря, экскаваторщика, водителя автомашины, машиниста тепловоза и других людей, работающих на новых машинах. Конструкторы работают обычно по двум направлениям. Во первых, они создают совсем новые машины, гораздо более эффективные, чем существующие. Таковы, например, турбо- буры, заменившие станки вращательного бу- рения, турбореактивные самолеты, вытесняю- щие винтомоторные, п т. д. Это поистине ре- волюционное обновление техники. Во-вторых, конструкторы повседневно тру- дятся над обновлением и совершенствованием уже существующих машин. Этот на первый взгляд скромный труд очень важен. Ведь та- ких машин многие тысячи, и их совершенство- вание приносит большую пользу. Попробуем проследить за работой конструк- тора Над усовершенствованием экскаватора строительного типа, который широко приме- няется в самых разнообразных отраслях на- родного хозяйства. До пос [еднего времени ковш па таких экска- ваторах имел прямоугольную форму с зубьями. Но исследования показали, что если вместо него поставить ковш с полукруглым днищем и выступающей вперед полукруглой режущей кромкой, то усилие, необходимое для копания грунта, уменьшается в J ,5 раза. А тот же эк- скаватор сможет работать с ковшом значи- тельно большей емкости и будет намного про- изводите fl,нее прежнего. Это значит, что мы, не iiocipoiiB пп одного нового экскаватора, увеличиваем в 1,5 раза производительность существующих в СССР экскаваторов (рис. .3). В старом экскаваторе очень быстро изна- шивались муфты сцепления п тормоза. Иссле- дования показали, что, если применить новую муфту сцепления н пневматическое управле- ние, можно повысить скорость движения механизмов экскаватора и сократить продол- жительность цикла его работы (цикл экскава- тора— это повторяющийся процесс: копание — подъем ковша — поворот разгрузка ков- ша - обратный поворот для нового копания). А сокращение продолжительности цпк.та даже на 1—2 сек. увеличивает часовую производитель- ность машины на 3—5%. Исследования также показали, что па быстро- ходном валу приводного механизма экскавато- ра выгодно поставить маховик. Он будет на- бирать кппетическу ю энергию в тот период цикла, когда экскаватор мало нагружен, и отдавать энергию машине в момент «пиковой» нагрузки - прп копаппп. В результате па эк- скаваторе можно будет поставить двигатель значительно меньшей мощности. акии обра- зом, применив ковш повои формы, новые муфты сцен тения и установив па экскаваторе маховик, конструкторы, опираясь на научные ТЕЛЕВИЗОР ОБЛЕГЧАЕТ СБОРКУ Телевизионную установку при- меняют па сборке очень мелкого специального инструмента. Соби- рая инструмент, рабочим видит ( „а экране телевизора его нзобра , жепис, увеличенное в 300 ра ь Это намного облегчает и ускоряет работу, повышает точиостт сборки п регулировки инструмента. < Оказывается, одпако, что теле - видение может быть полезно и при монтаже крупногабаритных сборочных приспособлений высо- 1 кой точности. Оптико-телевизи- онная установка, состоящая из нескольких небольших телеско- пов, прнемно передающих теле (пнзпонпых камер и переносно- го экрана, позво >яет совмещать элементы громоздкого сборочно- го приспособления с точностью до 0,025 мм. 63
1/ I////Z// I ОС поп 1 гокре.ценном те\ники Put. 4. Гинн, ицня ч л»н и механизмов экскаватора. /- (И- I 11.. 2 . ЛС|.'1|>0ШИ1Г.1ГС.И ; 3 liO.’lCrililH iC.ll'ilil.'i J Uiilf СИ :1НТ>»МПб11.Ш. 5 ! }ЧС1111Ч1К1И ТС.П-.-lil I. 6 б(КИ 111ЫС 1)ГГ- инны. 1 upHM.ui .Kui.ini. в i.-|i.iiK>i<«in с1|>сла t - оСр.тын лшмт.». to i рсйфср. If стрел.» и испил дригл uui j 12 -<_rpjr; /з— .uicMii'iic.Tb rpainiK-н, // — к<»рчсп.»тсл1. fo isoncp в селедовап11Я, нашли большие резервы для уве- личения производительности машины и умень шевпя мощное?п двигателя Были найдены также ну?в для уменьшения веса машины н удешевления се стоимости, а значит, н (ля снижения стоимости топ «про- дукции*. которую будет вы раба iикать машина. Первая задача была решена примененном более современных и точных методов расчета дета- лей машины на прочность, причем (сталям были при (аны более совершенные конструктивные формы. Насинжешн стоимости машины больше всего поплин ла проведенная конструкторами работа потипизации узлов экскаватора. 1 пин «а цпя значительно увеличивает повторяемость одинаковых механизмов и узлов, т. о. опа со- здает бла гоп рнятные условия для организации крупносерийного нропзво, вл на п снижения стоп мости машины. Народному' холяве гну пашен страны нужны разные экскаиаторы: с двигателями впутреп пего сгорания и с мектрн чески мн двигателя мн, с прямой и обратной лопатой, драглайны, монтажные краны, грейферные крапы для Но- грузки сыпучих материалов, пл а пл ропщи кн откосов. В ьтвпснмостп от условий, в которых работает экскаватор. ему необходима гусенич- ная и in колесная тележка. Если же машину па (О часто перебрасывать с одного участка на другой, ее лучше всего поставить па шасси ав- томобиля. При наличии двух типов силовых установок, четырех типов тележек для пере- движения экскака гора н девяти видов сменного G4
RAK создается мл ши пл рабочего оборудования завод сможет выпус- кать экскаватор и 72 различных сочетаниях его типовых узлов и механизмов (рис. 4). У экскаваторов разной сборки 60 G их дета- лей будет повторяться во всех видах этой машины. Типизация узлов машины имеет большое значение для выпускающего ее завода. Но еще большее значение она имеет для потребите 1я. Вот пример: строительная организация об- служивающая нужды сельского хозяйства, приобрела наш экскаватор с комплектом смен- ного оборудования. Поставив на экскаватор прямую лопату, строителп работают с ним на карьере: добывают строительные материалы, ко- пают котлованы. Поставив обратную лопату, копают траншеи для прокладки водопровода или газопровода. Поставив оборудование драг- лайна, углубляют и расширяют колхозный пруд. С помощью корчевателя пней расчищают строительную площадку. А кран помогает воз- водить из сборного железобетона здание кол- хозной фермы. Примеров работы конструкторов над различ- ными машинами можно привести очень много. Типизация узлов получила широкое рас- пространение во многих отраслях машинострое- ния. Так, «семейства» металлообрабатывающих станков проектируются с применением типовых узлов (агрегатов). Это дает возможность, на- ладив изготовление таких агрегатов, быстро собирать из них стан- ки различного назпа чения: токарные, фре- зе рные, сверлильные и др. Но вернемся к на шей машпне. В эскиз ный проект уже вне- сены необходимые ис- правления, проект утвержден, и конст- рукторское бюро при- ступает к разработке технического и рабо- чего проекта. Окончательно вы- бирается силовое и ходовое оборудова ние будущей маши- ны; определяется ее мощность; делается расчет устойчивости машины и тяговый ются все конструктивные чертежи отдельных механизмов, узлов и деталей, рассчитывается прочность всех частей и деталей машины. И гут конструктор попадает, что называет- ся, «между (вух огней»: сделаешь дета in для надежности излишне прочными — маши- на станет тяжелой и ее забракуют. Если же в погоне за снижением веса слишком облегчишь детали, они будут ломаться. Как же сочетать требование прочности со снижением веса ма- шины, надежность ее с экономией труда и металла? Улучшить т&рдссть no Cpu/геллю Щ-SV? СКРЕПЕР Д4Б6 Технсл пт cm3 нодч цапфа бегущего моста CmaobtS господа-st Д4БЕ-ЕБ6-1 литере Тдес j м~ _1 1*% fiucmt I Лист St ЦЗН КБ расчет; разрабатыпа- рис. 7. Рабочий чертеж цапфы. 5 Детская енциклопепия, т, 5 65
МАШИНА — ОСНОВА СОВРЕМЕННО!) ТЕХНИК!) Этого можно достигнуть лишь при хорошем знании законов теоретической механики, тео- рии машин и механизмов, науки о сопротивле- нии материалов, металловедения. Кроме того, конструктор должен владеть мастерством кеп- стру ктнвной компоновки, т. е. уметь так размещать узлы и детали в машине, придавать им такую целесообразную форму, которая обеспечивала бы наибольшую прочность их при наименьшем весе. Выполняя детальные чертежи, конструктор должен правильно назначать классы точности п чистоты обработки деталей. Это очень ответ- ственная часть работы. Еслп ов необоснованно завысит требования к точности и чистоте об- работки, детали обойдутся очень дорого — как говорят производственники, станут «золотыми». Если же конструктор, наоборот, назначит слиш- ком свободные посадки, то между сопряжен- ными деталями возникнут большие зазоры и во время работы машины могут возникнуть толчки п удары, от которых опа будет быстро изнашиваться и разрушаться. При разработке детальных чертежей опре- деляется п технология изготовления отдел!,ных деталей. Ведь от конструкции пх во многом бу- дет зависеть выбор способа изготовления: свар- ки, штамповки, ковкп илп лптья. Выполнение рабочих чертежей завершается составлением спецификации (списка) деталей, подсчетом веса отдельных узлов и всей машины в целом, состав- лением сводных ведомостей и заявок на требуемые материа- лы, на полуфабрикаты п гото- вые изделия: двигатели, сталь- ные канаты, приборы, шарико- подшипники. После разработки чертежей всех деталей часто производят контрольную «сборку машины на бх маге», т. с. делают черте- жи общего вида машины по готовым чертежам деталей и уз- лов. Затем, до копировки и раз- множения чертежей, пх подвер- гают технологическому и пор- мализацпонному контролю. Тех- нологический контроль обеспе- чивает проверку правильности назначения термической обра- ботки детален, точности изго- товления пх, чистоты обработки и всех других технологических указаний, сделанных на черте- Обра&хлхакрикм Vкроме резьбы Гайки чистые шестигранные „-к с двумя (рисками (- —।-------- (тОС7 НИТП 3312} \ча1му\Лисш1 Завод Заводская нормаль Н 23 „Подъемник Москва Гример утобкого обозначения гайки 20мм: „Н 23'20 Гайка/)М20 i,.1tffl!!3312'* резьРч Б е 10 12 16 20 Л 30 36 S 11 м 17 22 27 32 3S 4Б 55 н 5 1 10 13 16 »» * 23 12.7 К.2 25.4 312 531 £3.5 ВесО/гг ООО ОСОБ и/ 0025 нем 0077 Мап-ериа/1-пг.пх(- карчи СлЗ прГ0С1 ЗВЗ й! Резьба по 0CJ-HKIR32 (РСтоЙ1/я\Лре1ц>ия\ 6НС if» KCKtrrpi {еряеиЛхув Рис. 8. Заводская нормаль гайки. же. Нормализацпопный контроль обеспечивает наилучшес использование в проекте стандар- тов и нормалей. В заключение составляется краткое опи- сание машины с наглядными чертежами, ин- струкция по ее сборке или монтажу (в том случае, если машина перевозится в разобранном виде), инструкция по эксплуатации машины. При необходимости составляется также чер- тей! упаковки машины и погрузки ее в вагон пли на платформу. Наконец, все чертежи размножены п пме< те с необходимой проектной документацией переданы в производство. Казалось бы, па этом работа конструктора может считаться за- копченной. Но нет! Закопчен только его труд в конструкторском бюро, за чертежной доской. Начинается новый этап — работа в цехах за- вода, на испытательном стенде, па заводском полигоне. Участие конструкторов во всех производ- ственных процессах по и готовлению новой ма- шины обязательно. Когда же машина после заводских испытаний поступает на длительное испытание в реальных условиях, конструкто- ры продолжают зорко следить за судьбой своего детища. По окончании всех испытаний в чертежи вно- сятся необходимые исправления, выпускается пробная партия машин, разрабатывается тех- нология серийного плп массо- вого производства, налаживает- ся выпуск машины. Основная задача констру ь- тора на этом этапе — изучение опыта эксплуатации его маши- ны, результатов научных ис- следований, проводимых в дан- ной области, освоение зарубеж- ного п отечественного опыта и т. п. Таким образом, у конст- руктора постепенно накапли- вается материал, необходимый для периодического улу чтения конструкции машины. Ведь он должен быть готов к тому. что- бы через нсд-колько лет создать новую машину, па значительно более высоком т ох и пческом уров- не, чем предыдущая. J же отмечалось, что работа конструкторов в различных об- ластях техники организована по-разному. Один создают ма- шины, основанные на север- 66
ЧТО ТЛКОЕ ТЕХНОЛОГИЯ МЛ ПШПОГТРОЕИИЯ шепно новых конструктивных идеях. Другие осуществляют лишь усовершенствование суще- ствующих. Одни работают над машинами-ги- гантами, другие — над точнейшей аппарату- рой, по во всех случаях перед советским кон- структором стоит задача значительного повыше- ния производительности труда, снижения сто- имости продукции и существенного улучшения условий труда рабочих, которые будут обслу- живать создаваемую машину. ЧТО ТАКОЕ ТЕХНОЛОГИЯ МАШИНОСТРОЕНИЯ рлово «технология» происходит от двух гре- ческих слов: «тэхнэ» — мастерство и «логос»— наука. Иначе говоря, технология — наука о мастерстве, о способах производства различ- ных изделий. Технология машиностроения — наука о способах изготовления деталей машин, а также сборки пх в узлы и готовые машпны. Эта наука занимается очень большим количе- ством вопросов. Если нам надо изготовить любое изделие, то мы начинаем с обработки или пере- работки сырья, а кончаем упаковкой готовой продукции. У сырья при этом изменяется хи- мический состав и физико-химические свойства (например, при выплавке металла), форма (на- пример, при обработке резанием), внешний вид (например, при окраске) и т. д. Однако под словом «технология» понимают не только науку, но и практику, т. е. все те процессы в производстве, которые качественно изменяют обрабатываемые изделия. Эти про- цессы называются технологическими. Способы Их осуществления записываются в виде чер- тежей, инструкций и т. д. Часто такие опи- сания тоже называют технологией. Технологические процессы разрабатывают анженеры-технологи. Правильно разработан- ная технология позволяет с малыми затратами выпускать большое количество изделий вы- сокого качества. Это достигается при условии, тто все установленные требования технологии неуклонно выполняются, т. е. па предприятии соблюдается строжайшая технологическая дис- циплина. Различают технологию механическую п хи- мическую. Механическая технология занимает- ся преимущественно изменением формы и частично физических свойств обрабатываемого предмета, а химическая процессами, которые ведут к изменению состава, строения и свойств вещества в результате химических реакций. К механической технологии относится, напри- мер, обработка резанпем, к химической — по- лучение пластических масс и т. д. Часто бы- вает трудно разграничить облает механиче- ской и химической технологии, так как они либо совмещаются, либо сочетаются. В машинострое- нии преимущественно применяется механиче- ская технология. Разработать правильную технологию — зна- чит решить ответственную и трудную задачу. Поэтому технолог должен обладать большими разнообразными знаниями. Ведь при разра- ботке технологического процесса ему прихо- дится учитывать множество условий, иногда очень противоречивых. Современная техника дает технологам раз- нообразные способы для обработки одной и той же детали. Какой же из них выбрать? Та- кой, чтобы деталь можно было изготовить наи- более быстро, производительно, наиболее де- шево и чтобы качество ее было наилучшим. Посмотрим, как это делается. ПОЧТИ МИЛЛИАРД ЖИТЕЛЕЙ К концу семилетки в Сибири будет трудиться почти миллиард рабочих. Но ведь во всем Совет- ском Союзе к 19G5 г. пе будет и четверти миллиарда жителей! Считать можно по-разному. Мы считали та':, в конце семилетки мощность сибирских электростан- ций составит около 50 млн. кет. 1 кет электрической мощности заменяет работу 7—8 человек. Вот вам уже 350- 400 млн. «ра- бочих». А сколько в Сибири бу- дет других машин — тракторов, автомобилей, дизельэлектроходов! Пожалуй, общее число механиче- ских «рабочих» окажется больше миллиарда. Сотпи тысяч юно- шей и девушек едут осваивать богатства Сибири. Они спра- вятся с любыми трудностями. Им помогут механические «рабочие». 67 5*
МАШИНА —ОСПОПА СОВРВМЕНПОИ ТЕХНИКИ Допустим, технологу надо решить, каким способом обработать кольцо шарикоподшипни- ка. В этом случае главное для технологии — вы- сокая производительность. Почему? Да потому, что стране нСкно очень много подшипни ков. Ведь онп необходимы в автомобилях, трак- торах, комбайнах, самолетах, тепловозах, ве- лосипедах станках, прокатных станах, двига- телях. Мало машин, в которых нет такой дета- ли, как шарикоподшипник. Дать стране как можно больше шарикоподшипников—такова первая задача технолога, работающего на под- шипниковом заводе. И он начинает рассуждать... Можно взять металлический пруток нужного диаметра, от- резать от него кусок нужной длины, установить на токарный станок, обработать поверху и вы- резать сердцевину - - получится кольцо. Но токарную обработку можно выполнить Не только на токарном станке. Эту же операцию Универсальный Револьверный Полуавтомат станок СТАНОК Puc. 1. Чем производите/ънге 'танки, тем меньше нужно станков, произ- водств 'иных площадей и рабочих для изготовления заданного количества деталей машин. Вверху цифрами показано необходимое количество стан- ков, внизу—количество рабочих. осуществляют и на револьверном станке, и на прутковом автомате. И автоматы для этого су- ществуют различные одншвпипдельные и многошнннд 1ьиые (см. ст. «Обработка метал- лов резанием»). Все перечисленные станки от- личаются друг от друга проилподптельностью. На токарном стайке выточка нашего кольца займет 11,66 мин., на револьверном —7,46 мин., на одношпиндельном полуавтомате —1,43 мин., на четырехншппдельном автомате —0,53 мин. Разумеется, надо выбрать четырех шпин- дельный автомат. Тогда потребуется меньше станков, меньше станочников, а значит, и мень- ше заводских площадей. Обработка будет дешевле (рис. 1). Но нельзя ли се еще удешевить? Трижды по- думает об этом технолог. Почему, в самом деле, для изготовления кольца взят пруток? Ведь из него приходится вырезать сердцевину. На это тратится время, расходуется мощность станка, инструмент, переводится Автомат в стРУн<кУ много металла. И технолог откажется от прутка, он выберет трубу. Однако совсем не всегда тех- нолог выбирает самые произво- дительные машины. Ведь они, как правило, и самые дорогие. Еслп план выпуска деталей боль- шой, то расходы на приобрете- ние такого оборудования оправ- даны. А еслп приходится обра- батывать небольшую партию, то технолог откажется от автомата. Он выберет токарный станок и -лишь задумается: «Простой или многорезцовый?» Точнее говоря, он не задумается, а займется подсчетом. Расходы на изготовление од- ного шарикоподшипникового кольца на однорезцовом токар- ном станке составляют 60 ков., а на многорезцовом — 28. Раз- ница в пользу многорезцового станка — 32 коп. Зато стоимость наладки токарного станка в год составляет 8 руб., а многорез- цового станка 104 руб. Раз- ница в пользу однорезцопого станка- 96 руб. Технолог рав- укоо делит 300. «При про- грамме до 300 шт. в год лу чше работать на однорезцовом стан- 68
ЧТО ТАКОЕ ТЕХПОЛО1 ИЯ '1ЛШИНОСТРОЕПИЯ ке», — скажет он. А если программа больше, то надо перейти па многорезцовый станок. При еще большей — па полуавтомат. Далее — на автомат пли на многошпипдольиый автомат. Но многошпипдельный автомат — это еще не предел высокой производительности. Если нет более производительной машины, ее можно создать. Возьмем другой пример - обработку бол- тов. Их выпускают в огромном количестве - миллионы штук в год только па одном заводе. На токарном станке 1 шт. можно сделать в 4мии., а на мпогошпннделыгом автомате 18 шт. в 1 мин., т. е. в 72 раза больше. И все же техно- лог откажется от многошпинделыюго автомата. Может быть, здесь нужен еще какой-нибудь другой станок? Нет1 Оказывается, обработка резанием тут вообще не годится. Отвлечемся несколько от обработки наших болтов. Дело в том, что с быстрым развитием обработки металлов резанием все больше дает о себе знать ее главный недостаток— значительные отходы металла в виде стружки. В наше время, когда резание — самый распространенный тех- нологический процесс, в машиностроении, гро- мадные отходы в стружку приводят к тому, что технологи стремятся вообще заменять обработ- ку резанием другими процессами и прежде всего литьем. Это крайне заманчивый процесс. Идея его предельно проста: расплавить металл и залить в форму. Застывая, он принимает ее очертания — любые, даже самые причудливые. Причем отливку всегда можно получить быстро и поч- ти без отходов металла. Поэтому, если надоизго- товить деталь сложной формы, технолог прежде всего подумает о литье. А некоторые детали име- ют такую сложную конфигурацию, что их только литьем и можно изготовить. Но высокой точности при этом трудно добиться. Как пра- вило, отливки приходится в дальнейшем об- рабатывать на станках. Следовательно, опять много стружки! Это значительно снижает пре- имущества литья. Однако технология литья сейчас развивается очень быстро. Найдены ме- тоды получения точных отливок (см. ст. «Ме- талл и форма»). II все же у отливок остается еще один весь- ма серьезный недостаток: сравнительно низ- кая прочность. Как известно, прочность метал- ла зависит от его структуры. Если структура однородна и металл состоит из мелких кристал- лических зерен, то прочность его высокая. Если зерна увеличиваются прочность снижается. Беда в том, что зерна растут обязательно при нагреве металла. Следовательпо, отливки состоят из крупных зерен и прочность их невысока. Гут очень трудно что-либо сде- лать, хотя, разумеется, ученые и инженеры мно- го работают над этой проблемой. ' Поэтому технолог пока избегает применять литье для Деталей, требующих большой прочно- сти. Например, не делают литым шатун автомо- бильного двигате ля, который передает усилия от взрыва газов в цилиндре на коленчатый вал. Существует другой способ изготовления де- талей машин, который обладает преимущест- вами литья, но не имеет его недостатков. Это- ш т а м п о в к а. Она также даст, по сравне- нию с резанием, небольшие отходы. А проч- ность штампованных деталей достаточно высока. Ведь под давлением пресса или под ударом молота кристаллические зерна металла дробятся и структура его становится мелкозер- нистой п однородной. Технология кузнечно- штамповочного производства сейчас быстро развивается, и в машинах становится все боль- ше изготовленных этим способом деталей (см. ст. «Ковка-штамповка»). Теперь вернемся к нашим болтам. Если их делать на токарных станках, то с каждого болта в стружку отойдет 340 Г. Быть может, это и не столь уж большая величина, но ости с каждой детали будез уходить в стружку столь- ко металла, то какие же потери будет нести завод? Допустим, завод выпускает в год 100 тыс. машин Допустим, что в машине тысяча дета- лей и с каждой из них отходит в стружку 340 Г металла. В год отходы составят: 340 X 1000 X X ЮО 000 34 тыс. Т1. Автомобиль «Москвич» весит около тонны. Значит, только из этп\ отхо- дов можно было бы изготовить 34 тыс. автомо- билей! Как же согласиться на обработку болтов ре- занием, даже если она выполняется па самых высокопроизводительных автоматах! Поэтому технолог для изготовления болтов выберет куз- нечно - штамповочное оборудованпе, причем возьмет высокопроизводительный автомат, который будет давать 400 шт. в минуту, а отходы с одного болта составят всего 14 Г (рис. 2). Но бывают случаи, когда нп резание, ни литье, ни штамповка не позволяют технологу осуществить необходимую обработку. Напрпмер, нужно получить отверстие очень малого диаметра (1—2 мм). Пытались такие от- верстия сверлить. Неприятностей это причиняло множество: прп малейшем дефекте в металле 69
МАШИНА — ОСНОПЛ СОВРЕМЕННОЙ ТЕХНИКИ Рис. 2. Болты, можно изготовлять на металлорежущих станках или на кузнечно- штамповочном оборудовании. Слева вверху — ста нон-ап то мат. изготовляющий болты из шестигранной прутковой стали. Под номерами / — 4 показана последовательность изготовления болтов на высокопроизводительном кузнечно-штамповочном стайке, ппмсщспиом cnj-oea внизу. Навесах показано, какое количество отходов получается при том и другом способах. (твердые включения, раковпны) сверла ло- мались. А из такого отверстия обломок сверла не вытащишь. Хорошо еще, если надо сверлить сравни- тельно мягкие металлы. Но техника теперь требует все более и более твердых материалов. Это связано с повышением скоростей, давлений и температур, с которыми работают современ- ные машины. А в твердых материалах отвер- стия таких небольших дпаметров совсем нель- зя просверлить. Значит ли это, что подобные отверстия во- обще получить невозмо/кно? В технике не су- ществует слова «невозможно». Несколько лет назад в нашей стране, а затем и в других стра- нах был разработан совершенно новый спо- соб обработки металлов - электроэро- з и о н п ы й (разрушение металла с помощью электрического тока). Разумеется, теперь при любой обработке по- могает электрический ток. Ведь с его помощью и све]»лнт, и отливают, и штампуют! Подав- ляющсе большинство машин работает теперь при помощи электри- чества. Но при электроэро- зпонной обработке ток подводится непосредст- венно к инструменту и изделию, которые слу- жат электродами. Под действием тока металл расплавляется и часть его испаряется, а часть удаляется ударной пол- ной или перемещением электродов. Интенсив- ность процесса зависит здесь не от твердости металла, а от многих других условий: от теп- лопроводности металла, от температуры, сопро- тивления электродов, режима работы и т. д. Поэтому при твердых материалах электроэро- зпя — часто почти един- ственно возможный впд обработки (см. ст. «Новейшие методы об- работки»), В современной тсх- нпке резанпе в некото- рых случаях заменяют еще п ультразвуковой об- работкой (см. ст. «Новейшие методы обработки»). Однако пз сказанного неправильно было бы за- ключить, что резание металлов играет в техно- логии какую-то третьестепенную роль. Напро- тив. сегодпя это основной способ обработки ме- таллов. Но мы здесь говорим о путях развития технологии, о творческих поисках инженеров и ученых. Передовой технолог — это специалист, кото- рый все1да недоволен существующей технологи- ей. Он убежден, что всегда можно найти более совершенные способы обработки II он ищет повое. Но технолог не откалывается п от старых технологических процессов, а всегда старается найти в них новые возможности Вот, например, пайка. Это один пз старей- ших технологических процессов, известный еще в древнем мире. Пайка всегда считалась кустарным процессом, пригодным лишь для мае терской по ремонту предметов домашнего обихода. Казалось бы, к чему она на современ- 70
СЬОЛЬКО СТОИТ НЛИНШ I ном заводе. выпускающем большое количест- во машин? Но технологи сумели автоматизировать нан- ку, построили д in нее высокопроизводитель- ные конвейерные печи. I! результате один ра- бочий погнет за смену спаять много тысяч де- тален. Гак, на автомобильных (анодах паяю! трубки радиаторов — за одно погружение в печь за 1 2 мни. сразу скрепляю! между собой несколько сотен трубок. Технология развивается быстро, вместе с техникой. Вот, к прим :ру, сорок лет назад, чтобы обработать за час 108 деталей автомо- бильного двигателя, требовалось 102 станка. Теперь один станок обрабатывает в час 137 таких детален. При разработке технологического процесса технологи исходит u.i требование конструкции (получение изделий нужного качества), про- граммы завода (получение необходимого коли- чества) и требовании экономики (минималь- ная стоимость и щелия). Но технология тоже предъявляет свои требования к попет ру кцкп: п.ц! ню должно допускать применен!! наи- более экономичных технологических процессов. Это требование иногда заставляв! даже из- менять конструкцию изделии Создаю), к при- меру, повыв радиоприемник н.п rear визор. Схема их сложна, п, чтобы их н >г iobiih,, нужно было раньше применять ручной труд — многие работы никак не поддавались механиза- ции, т. о. их конструкция была недостаточно н чнологична. А ведь радиоприемников требу- ются миллионы. ]J результате долгих поисков конструкторам сдалось создать так называемые «печатные схемы». Это уже вполне технологич- ная конструкция, позволяющая широко при- менять машины. I ак технологи и содружестве с конструкто- рамп и учеными развивают II совершенствуют технику. Так разрабатывается новая техноло- гия, девп. которой — «больше, дешевле, лучше!» СКОЛЬКО СТОИТ МАШИНА гл одном из ленинградских музеев хранится старинный велосипед. У него тяжелая ко- ваная рама, а колеса как у телеги: с толсты- ми синцами и грубыми толстыми ободамп. Цепной передачи нет, педали сидят прямо на оси переднего колеса, как у детского трех колес- ного велоеппедпка. Музейный велосипед весит вдвое больше нынешнего, а ездить на нем очень тяжело п неудобно. На неровной дороге эта машина так трнсла, что в свое время получила нелест- ное прозвище «костотряс». Но кто же ездил на «костотрясе», когда он был последней новинкой, когда лучших вело- сипедов не было? Бедняк? Ничего подобного! На «костотрясе» изволил кататься наследник престола Российской империи, буду щий царь Александр III. Велосипед был выписан из-за границы специально для него. А простые люди- рабочие, крестьяне, мелкие служащие — даже и мечтать об этом велосипеде не могли. Только богачам такая забава была по карману. Сейчас на велосипедах ездят согни мил Лионов людей. Часто можно вп (еть, как рабочий едет на велосипеде па завод, домашняя хозяй- ка — за покупками, колхозник — в ноле. И никто не говорит о них: «Смотрите. какой богач: едет подумать только па на< тоящем велосипеде!» Дорогой велосипед был царской габавой. Дешеный он стал дос гулен всем Совершен- но ясно, что цена его для нас небезразлична. Нс на спето есть огромное количество разных машин. И только очень немногие из них мы с вами покупаем для себя, как покупаем вело- сипед В нашей стране одному человеке не нежно покупать пароход или самолет,ткацкий станок и..и трактор, шагающий экскаватор или про- катный стаи. Так не все ли нам равно, сколько стоят зги машины, которых мы никогда не купим? Нет, это совсем не псо равно! Оказывается, что цена каждой машины имеет значение и для нас. Мы не покупаем машин, которые работают на заводах. Но мы покупаем, например, гвоз- ди. И стоят эти гвозди очень дешево. За рубль продавец отцеживает целую горсть. А ведь было время, когда гвозди ценились очень высоко. Еще сто пятьдесят лет назад за ropcib гвоздей можно было получить целого барана. Почему гке гвоздя были такими дорогими? И почему опп стали такими дешевыми? 71
М ЛИШИЛ —ОГПОНЛ СОНРГ1/7'.7//ДЯ/ 77' х пики Рис. I. Сто пятьдесят лет назад горсть гвоздей стоила столько же, сколько целый баран! Дорогими они были потому, что н.х делали вручную. Мастер-гвоздарь накалял на горне железо, рубил его на кусочки н нз каждого кусочка выковывал гвоздь. Это была очень тяже- лая и кропотливая работа. Гвоздарь трудился с утра до вечера, а гвоздей получалось мало. Гвозди ста |и дешевыми, когда для их изго- товления придумали специальную машину. Ма шипа разматывает моток толстой стальнон проволоки, отрубает кусок, делает на одном конце шляпку, на другом - острие. Готово! Гвоздь летит в ящик, а за ним второй, третий, десятый, сотый глазом не уследишь! не- сколько сот гвоздей в минуту. Рис. 2. Бережливые люди разрезали каждую спичку вдоль. Много есть гвоздильных завсуон, и на каж- дом много таких маишн Они делают столько гвоздей, что хватает всем — и плотникам, и столярам, и стекольщикам, и кровельщикам, и кораблестроителям, в сапожникам, п юным техникам, и домашним хозяйкам. И чем де- шевле машины на заводах, тем дешевле обхо- дятся гвозди. А спички? Ведь было время, когда их делали вручную. И они были гак дороги, что береж- ливые люди каждую спичку разрезали ножом вдоль на две, иногда даже на четыре части. Теперь спички делают машинами на заводах— и за несколько копеек ны покупаете иолсотнн спичек в коробочке с красивой картинкой. Никому и н голову7 не Приходит разрезать эти спички. Таких примеров можно привести очень мно- го. Большинство вещей, которыми мы пользу- емся, сделано машинами па заводах. И чем лучше устроены эти машины, чем они дешевле, тем больше нужных нам вещей, тем дешевле они обходятся. Дешевые машины это дешевые гвозди и спички, дешевые ткани п обувь, дешевая мебель и посуда, дешевые книги, коньки, радиоприем- ники и все дру гпе вещи, которые делают на за- водах н фабриках. Но не все можно сделать на заводе. Вот хотя бы .морковка или помидор. Да что поми- дор — возьмите такой необходимейший про- дукт, как хлеб. Правда, есть хлебозаводы. Там хлеб пекут пз муки. Муку привозят с мельницы. Современная большая мельница — это тоже целый завод. Иногда так п говорят «мельзавод» или ('мелькомбинат». Но вот зерно, пз которого мелют муку,— его-то на заводе не сделаешь. Зерновые растения — пшеница, ячмень, рожь— растут в полях. Как же сделать, чтобы зерно было дешево? Нужно, чтобы в сельском хозяйстве тоже работали машины, чтобы этих машин было много, чтобы они были дешевыми. Вспомните недавний подвиг ваших старших братьев и сестер - покорение целины. За три года было распахано 36 млн. га целинных :емель. А людей на огромных просторах це- лины трудится всего только несколько сотен тысяч. Каждый год они выращивают больше миллиарда пудов зерна. И, что важнее всего, это зерно - самое дешевое в стране. Почему ж( так получается ’ Потому, что в помощь людям на целину пришли пашины. Многие тысячи тракторов работают в целинных совхозах. 1 рак горы дешевы и экономичны 72
СКОЛЬКО СТОИТ МЛ ШИПА и работе — и зерни обходится дешево. Значит, дешевые машины — это дешевый хлеб, деше- вые овощи, картофель, хлопок, сахарная спекла. Машины не только кормят и одевают пас. они пас возят. В старину говорили: «За морем телушка — полушка (т. е. полконемкн), да рубль перевоз». По если бы и те времена эту самую телушку можно было быстро н дешево доставить на большом пароходе, такая посло- вица никогда бы не смогла роднпся. До спх пор мы все время говорили, что чех, дешевле машпна, тем дешев ie обходится то, что она делает Но действии п.но ли это так и почему именно? Чтобы ответить па зги вопро- сы, рассмотрим простой пример. Допустим, завод делает ввоз (и. Сколько они (олжны ему стоить? Плановый отдел завода составляет расчет стоимости тонны гпоз (ей. Выглядит этот расчет примерно так: 1. Сырье -стальная проволока...... 140 руб. 2 Смазка (ля мавпш I! другие материалы 10 » 3. Топливо.................. 15 » 4. Электроэнергия ............ 50 » 5. Заработная плата рабочих п служащих 125 » 6. Амортизационные начисления . . . 1G0 о Птою за топну 51)0 руб. Все ли нам понятно в этом расчете.’ Вот, например, сырье. Ясно, что раз проволока из- расходована на изготовление гвоздей, то в стой- .мость гвоздей должна пойти п стоимость прово- локи. То же самое со смазкой, топливом, электроэнергией. Рабочим и служащим, конеч- но, тоже надо платить. Ведь это их труд пре- вратил проволоку в гвозди. Но вот что такое «аморти .ацпонные начисления»? Что это за 160 руб., откуда они берутся? Оказывается, именно в них «сидит» цена пашины. «Амортизация» - слово латинское, оно означает «погашение». За счет амортизационных начислений погашают износ машин. Ведь гвоз- дильная машпна, которая делает гвозди, посте- пенно изнашивается. Допустим для примера, что за всю свою жизнь опа может сделать тыся- чу топи гвоздей. А стоит машина 20 тыс. руб. Значит, каждая тонна гвоздей уносит о собой частицу жизни сделавшей ее машины, и стоит эта частица 20 руб. Есть па заводе п другие машины (и первую очередь — энергетические п подъемно - тран- спортные). и их стоимость таким же образом Постепенно переходит в стоимость гвоздей. В амортизационные начисления входит и по- гашение стоимости зданпя завода, и проведен- ных к нему водопроводных труб, н электриче- Рис 3. Чтобы сделать одну тонну геогдей, нужны столь- пая проволока и смазка для латин, топливо и электро- зпергия^ нужен труд рабочих. Износ машин тоэпе nado учитывать. скпх кабелей, и дорог, п телефонных проводов, и всякого другого заводского имущества. Но нас с памп сейчас интересуют прежде i сего машины. В каждую пз производимых на заводе вещей, будь то гвозди или спички, ботинки или книги, машпна вдохнула частицу своей жизни. Каждая вещь уносит частицу стоимости маши- ны. И чем она дешевле, тем дешевле обходится сделанная ею вещь. А как обстоит дело с пароходом и другими транспортными машинами? Куда девается их стоимость? РАЗВЕДЧИКИ БУДУЩЕГО Так называют участников слав- ного движения бригад и ударил ков коммунистического труда. Эти замечательные люди, став мастерам» своего дела, не успо- каиваются на достигнутом, а пыт лнво смотрят вперед, дерзают, ищут! Они дружат с передовой наукой и техникой» не терпят работы «по старинке*. всегда го- товы идти по неизведанным до- рогам новаторов, чтобы как мож- но больше сделать для народа хорошего н нужного. 73
,V lUIIIIIA — ОСИОНЛ СОВРГ Mb И поп ТЕХНИКИ Представим себе, что пароход совершает регулярные рейсы „а липни Горький — Астра- хань. Пусть этот пароход стоит 1 млн. руб. н за нею свою жизнь переполет 100 тыс. пас- сажиров. I огда и стоимость каждого билета придется включить 10 руб. амортизацион- ных начислений на погашение стоимости парохода. Ни один пассажир не купит всего парохода целиком, по каждый из них покупает частицу парохода стоимостью в 10 руб.! II если паро- ходы станут вдвое дцнкчыю, то каждый билет подешевеет на 5 руб. Теперь как будто все понятно. Если мы хотпм, чтобы все было дешево, чтобы лучше стала ваша жизнь, мы должны прежде всего позаботиться о том, чтобы у нас было много хороших и дешевых машин. А от чего зависит стоимость самих машин? Ответить на этот важный вопрос будет теперь не очень сложно. Расчет стоимости машины выглядит примерно так Же, как уже знакомый нам расчет стоимости тонны гвоздей. Только цифры здесь будут крупнее: ведь машина об- ходится дороже, чем гвозди. Вот, например, расчет стопмостп трактора: 1. Сырье, полуфабрикаты, готовые детали 2. Смазка для станков и другие материалы 3. Топливо ........................ 4. Электроэнергия.................. 5. Заработная плата рабочих и служащих б. Расходы па администрацию и управление 7. Амортизационные начисления .... 6 500 руб. 20 » 50 » 250 » 4 500 « 250 » 8 430 » Итого за один трактор 20 000 руб. Мы хотпм. чтобы трактор был дешевле. Посмотрим же, на чем Здесь можно сэкономить. Пункт первый сырье, полуфабрикаты, го- товые детали. Сталь и чугун, алюминий и медь, свинец и пластмассы, Подшипники, фары, свечи, провода, пружины дли сиденья и многое дру- гое — нее это нужно расходовать на каждый трактор ьак можно экономное. Кроме того, большое значение имеет цена материалов. Чем дешевле чугун и алюминий, тем дешевле трак- тор, а значит, дешевле хлеб: ведь дешевый трак- тор это дешевый хлеб. 1о же самое можно сказать о второй, третьей и четвертой статьях расчета. Дешевая нефть, из которой делаются смазочные масла, дешевые уголь в электроэнергия — все это снизит цену на трактор и, в конце концов, на нужные нам продукты. Такой же результат даст и экономия смазки, топлива, электроэнергии. Пункт пятый — заработная плата рабочих и служащих. Денег уходят немало. Но как их сэкономить? Может быть, снизить зар- плату: платить рабочему не 1000 руб. в месяц, а 500? Капиталист обязательно постарался бы сделать именно так. И в результате трактор обошелся бы ему дешевле. Но продавать его капиталист старался бы по прежней цене, чтобы положить разницу в карман. Для нас этот способ, конечно, не годится. Наша цель — наиболее полное удовлетворение растущих материальных п культурных по- требностей люден, в том числе тех рабочих, которые делают тракторы. Мы для того и стремимся удешевить трактор, чтобы советским людям лучше жплось. Значит, зарплату сни жать нельзя. Но есть другой путь экономив. Зарплата может остаться прежней, зато завод увеличит выпуск тракторов. Скажем, раньше он выпус- кал в месяц 10 тыс. шт., а станет выпускать 15 тыс. Тогда та же самая зарплата того же числа рабочих разложится на большее коли- чество тракторов. Каждый рабочий и служащий получит столько же, сколько и раньше, но на каждый трактор придется не 4,5 тыс. руб. зарплаты, а только 3 тыс. Вот этот вариант нам подходит. Но только каким образом увели- чить выпуск тракторов? Наше производство растет и совершен- ствуется на базе высшей техники. Мы заме- няем устаревшие машины новыми, более производительными. Вместо десяти станков, па которых работали десять рабочих, мы ставпм одну автоматическую станочную линию, об- служиваемую одним рабочим. Теперь станки работают гораздо быстрее и сами передают друг другу обрабатываемую деталь, а рабочий толь- ко следит, чтобы все было в порядке. Значит, деталей делается больше, а зарплаты расхо- дуется меньше. Освободившиеся же рабочие рукп будут использованы в других местах. Мы заменяем ручной труд машинным. Рань- ше двое рабочих-литейщиков тащили на руках тяжелый ковш с расплавленным металлом и наклоняли его над каждой формой. Гсперь один рабочий-крановщик управляет движением огромного ковша, который не подняли бы п десять рабочих. Крановщик орудует малень- кими кнопками п рукоятками н ковш по- слушно плывет по цеху, наклоняется, льет в формы расплавленный металл п движется дальше. Труд рабочего стал легче, а сделать 74
СКОЛЬКО СТОИТ МАШИНА он успевает гораздо больше, Значит, и зарплаты на каждую отливку пойдет меньше. Каждое новое приспособление, придуман- ное ппженсрамп или самими рабочими, каждое усовершенствование п производстве снижает расход заработной платы па один трактор. Статья шестая расходы ио администрации В управлению. В расчете стоимости гноздеп мы этой статьи не выделяли, опа была «спрятана» в заработной плате. 13 действительности же эта статья особая, и на ней тоже можно кое-что сэкономить. Например, можно сократить штаты заводоуправления. Некоторые виды труда здесь тоже можно механизировать. Вот хотя бы расчеты. Десятки бухгалтеров считают дни напролет, чтобы определить, сколько зара- ботал каждый рабочий, каждый служащий. А электронно-счетная машппа может выполнить все эти расчеты за несколько часов. Машиной управляет один специалист. Есть п другая возможность экономии по этой статье. Если даже сумма расходов па администрацию и управление останется преж- ней, но выпуск тракторов увеличится, то п п этом случае- на каждый трактор расходов придется меньше. Теперь, наконец, мы с вамп добрались до статьп седьмой — до амортизационных начис- лений. Что это такое, мы уже зпаем. Аморти- зационные начисления - это возмещение стои- мости износившихся зданий п сооружений, износившихся машин. Каких машин? Тех, которые делают тракторы: это станки и прессы, конвейеры и поточные линии, электропечи и подъемные краны. Чем эти машины будут де- шевле п производительнее, тем дешевле обой- дется трактор. Значит, чтобы получить дешевые машины, Рис. 4 Этот ученик хорошо усвоил расчет стоимости трактора. Смотрите, что он пишет: «Сырье и детали, плюс смазка, плюс топливо, плюс электроэнергия, плюс заработная плата, плюс расходы на администрацию, плюс износ машин равняется одному трактору!* нужно иметь дешевые машины. .Это звучит странно, но это так. И для этого нам нужно в первую очередь развивать самую основную отрасль промышленности — машиностроение. Чем больше у нас будет машин, которые де- лают машины, чем они бздут лучше п дешев- ле, тем больше продукции будет выпускать наша промышленность, тем лучше пойдут де- ла в нашей стране. Вот почему наша партия и правительство всегда так заботятся о развитии машинострое- ния, вот почему его называют сердцевиной промышленности. ШАГИ СЕМИЛЕТКИ Наша страна хорошо начала семилетку! Промышленное производство возросло у нас за 1959 г. более чем на 11о,'о lla больше, чем предполагалось но плану. Только сверх плана мы получили промышленной продукции почти на 50 млрд. руб. В 1959 г. промышленность нашей страны дала 60 млн. Т стали, 130 млн. Т нефти, 264 млрд, квгп-ч электроэнергии, 146 тыс. металлообрабатывающих станков. Советская индустрия теперь производит любые изделия начиная от предме* в потребления и кончая атомными электростанциями, атомными лсдоколам.1 и бал- листическими раштамн.
МЛППШЛ - ОСНОВА COBPEMEUЧОП ТЕХНИКИ КОВКА-ШТАМПОВКА Q того времени как человек узнал железо, он начал искать способы сделать его крепче, надежнее. Губчатое желе ю в холодном состоя- нии бн.ш колот* шкамп, чтобы «выгнать лз него соки», т. е. удалить примеси Затем, чтобы легче было придать металлу нужную форму, догадались нагревать его. Так возник способ обработки, который на- зывают горячей ков к о й. Он состоял в обработке горячего металла ударами молотов. Ковка — самый старый метод обработки металлов. В прошлом орудиями труда кузнеца былп наковальня, молот п такие инструменты, как бородки, зубила, гладилки и т. п. Но, когда железо начало широко входить в употребление, стало невозможно обрабатывать его прежними Рис. 1. Кузница в Древней Греции (рисунок на вазе). примитивными способами. Люди задумались, как заменить ручную ковку машинной. В XVI в. появились молоты, которые приводились в дей- ствие энергией текучей воды (водяной привод). Это дало возможность уве шчизь вес падающего бойка 10—15 раз до 400 кГ. Сила его удара значительно возросла. Русское кузнечное дело особенно высоко отнялось в эпоху Петра I, поощрявшего постройку заводов для обработки металлов. С появлением па| овых машин открылись новые возможности для увеличения силы удара молота. Почти одновременно с паровозом родил- ся паровой молот. Боек (его называют еще бабой) паровых молотов весил уже тонну. Но и этого оказалось мало! Все увеличивавший- ся вес слитков и изготовляемых из них и оковок (валы кораблей, стволы пушек) требовал еще более мощных молотов. Появились прессы, которые сдавливали крупные, хорошо нагретые стальные слитки н этим придавала им нужную форму. В то же время (60—70-е годы прошлого века) стали широко применять прокатные станы (см. ст. «Металлургический завод»). Но кузнечная обработка не потеряла своего значения и сейчас. В наше время она получила новое развитие. Ковка — верное средство улучшить качество металла, сделать его более однородным и проч- ным.Чем выше требования к прочности машины, тем больше в ней кованых и штампованных деталей. В автомобиле и самолете таких деталей 80—85 °о по весу. Детали эти изготовляют пз различных видов стали, а также пз сплавов, в которые входят медь, алюминий, магний, титан и др. ИСКУССТВО НАГРЕВАТЬ МЕТАТЛ Процесс ковки металлов основан на пх пластических свойствах. Металл, как правило, куют в нагретом состоянии, когда он более пластичен и его легче обжать. 200° 450° й7г?гТГГ7~7 Температура ОХЛАЖДЕНИЯ для полной ЗАКАЛКИ Температура полного ОТПУСКА Красное каление Температура плавления х с критический промежуток d IIIIIIIIIIIIII1II Рис. 2. ^Критические точки» Чернела: п нижний предел, до которого нужно нагреть сталь при за- калке; Ь—вторая критическая точка, ее место зависит от содержания углерода в стали; между i и с— температура плавления стали разных марок. 76
КОВК 1-П1ТЛМ1ЮВКЛ Конечный результат этой операции зависит прежде псего от соблюдения строго определен- ного теплового режима. Нарушение его неиз- бежно приведет к отрицательным результатам. Если металл перегреть, то зерна (кристаллы), из которых он состоит, сильно увеличатся и металл станет непрочным. Поэтому сгаль с разным содержанием углерода, а также леги- рованные стали приходится нагревать по-раз- пому. Чем больше в стали углерода, тем ниже предел ее нагревания. Итак, прежде чем приступить к горячей ковке, металл надо нагреть. Тут уж, конечно, не обойтись простым горном — нужны особые печп. Чтобы нагреть высококачественные стали, ставят печь из нескольких камер и в каждой камере поддерживают определенную температуру. В первую камеру загружают холодный металл, в ней температура 300- -350 . А затем металл переходит из камеры в ка- меру, в них температура все более повы- шается и доходит до 1050 1250 . Очень крупные слитки нагревают в больших однокамерных печах. Под (пол) этих пе- чей выдвижной, он выезжает наружу. Кран ставит на него слиток, который надо нагреть, и под со слитком уходит в печь. В момент за- грузки температуру в печп снижают до 300°, а затем постепенно повышают ее (рис. 4). От устройства печей зависит скорость и ка- чество нагрева металла. Печи бывают пламен- ные и электрические. В пламенных тепло по- лучается от сжигания твердого, жидкого или газообразного топлива. Старые печп работали на угле или нефти. Поэто- му и цехе нередко было дымно, чадно. Современ- ные заводы переводятся на газ. Это значительно улучшает условия труда. Еще лучшие условия со- здаются при нагреве поко- вок электричеством, осо- бенно токами высокой частоты (рпс. 5). ДВА СПОСОБА Существуют два спо- соба ковкп — свобод- н а я копка и ш т а м- п о в к а. При свободной ковке слиток, который нужно отковать, находится н свободном положении. Рис. 3. Гори для нагрева металла. Его кладут па неподвижную подставку — наковальню, над которЯ вниз и вверх ходит молот — боек. Быстро опуская и под- нпмая боек, по металлу наносят ряд ударов. При этом металл расплющивается (кузнецы говорят —«течет»), ширина и длина заготовки увеличиваются, а толщина уменьшается. После того как заготовку обожмут с одной стороны, ее поворачивают на 90 и вновь куют. Так делают до тех пор, пока металл не примет нуж- ной формы. Получается поковка. Нетрудно убедиться, что этот способ немно- гом отличается от тех, которые применялись Рис. 4 Камерная нагреватель- ная печь с выкатным подом для тяжелых поковок. 77
МАШИНА — ОСНОВА СОНРЕНЕПНПН ТЕХНИК1Г Рис. 5. Так нагревают металл токами высокой частоты. сотни и тысячи лет назад. Разница лишь п том, что тогда удар наносил молотобоец, а сейчас боек движется паром или сжатым воздухом и удар, конечно, во много раз сильнее. Таким способом трудно изготовить деталь, имеющую точные размер н форму. Чтобы полу- чить нужную деталь, с поковки приходится снимать па металлорежущих станках столько лишнего металла, что из него нередко можно Рис 6. Штамповка под прессом. И кружке'. 1—мат- рица, 2— пуансон; 3— готовая деталь. сделать еще дне или три таких детали. Очень крупные детали куют на гидравлических прес- сах. Разница между прессом и молотом в том, что молот ударяет по заготовке, а пресс давит па нее. Свободной ковкой молотами и прессами можно обрабатывать заготовки любого веса- и самые маленькие и очень крупные, до 200 Т,— например поковки для турбин наших гигантских электростанций. Штамповка — более передовой метод об- работки металла. Это по сути дела та же ковка, но здесь «течение» металла ограничено формой— штампом. Развитие штамповки — одно из главных направлений технического прогресса в нашем машиностроении. Она позволяет делать детали быстро, хорошо и дешево. Штамп состоит из двух половинок. Нижняя половинка закреплена на наковальне неподвиж- но, а верхняя прикреплена к бабе молота и Перемещается с ней вверх и вниз. Металл укла- дывают на нижний штамп. Под ударами молота он заполняет полость штампа, принимая ее форму. Таким образом, прп штамповке «те- чение» металла ограничено стенками штампа. Полученные таким способом заготовки назы- вают штамповками. Они по форме и размерам больше приближаются к форме, кото- рую надо придать металлу, а значит, его рас- ходуется гораздо меньше, чем прп свободной ковке (рпс. 6). Штамповка идет гораздо быстрее свободной ковкп. За время, в которое обычный молот откует одну пли две детали, молот со штампом даст десятки или даже сотни деталей. Почему же совсем не отказаться от свободной ковки? Оказывается, изготовление штампа— сложное дело. Он должен быть сделан пз очень крепкой стали п очень точно. Поэтому к штамповке прибегают в тех случаях, когда нужно изготовить достаточно большое коли- чество одинаковых деталей. Тогда затраты на пзготовленпе штампа оправдываются. А наскол1.ко штамповка выгоднее другпх способов, можно судить по следующему при- меру. Тридцать с лишним лет назад, когда в Москве только начинали делать автомобили, коленчатые валы вырезали из стальной полосы. Прп атом в стружку уходило около двух третей металла. Затем валы стали ковать. С поковок, полученных свободной ковкой, приходилось снимать ровно половину металла. Теперь колен- чатые валы штамвуют. Потери уменьшились до одной трети, но все же еще великп. 78
КОПКА - IIITA МПОВКА Нет лп лучшего способа делать пз металла детали нужной формы, нужного размера? Об этом вы прочтете в статье «Металл н форма». А сейчас мы познакомимся с машинами п ору- диями для ковкп и штамповки. КОВОЧНЫЕ МАШИНЫ Свободную ковку производят паро-воздуш- ными п пневматическими молотами. Их при- водит в действие пар плп сжатый воздух. Простейший паровой молот состоит пз мас- сивной станины. В верхней части се находится рабочий цилиндр, в нем поршень, который передвигается вверх и вниз (как в велосипед- ном насосе). В конце поршня — шток, к ко- торому прикреплена тяжелая стальная баба— молот. В цилиндр под высоким давлением по- дают пар, и поршень вместе со штоком п бабой поднимается вверх. Сильно сжатый под порш- нем пар удерживает тяжелый молот. После этого нагретую заготовку кладут па наковаль- ню, укрепленную на чугунном плп стальном основании — шаботе. Теперь можно начать ковать. Пар из-под поршня выпускают п нагнетают его в прост- ранство над поршнем. Тогда баба падает вниз, наносит удар по заготовке п давит на нее. Попеременно впуская и выпуская пар, бабу поднимают п опускают. Она еще п еще ударяет по заготовке, обжимает ее. Подача пара регулпруется автоматически, с помощью особого механизма — золотника, обычно при- меняемого в паровых машинах (рис. 7). Удар следует за ударом, заготовка постепенно меняет форму, металл «растекается». Может случиться, что в процессе ковкп ме- талл начинает, как гопорят кузнецы, «течь в одном направлении». Это происходит потому, что зерна (кристаллы), из которых состоит ме- талл, вытянулись и получилась волокнистая структура, очень напоминающая строение дре- весины, где волокна вытянуты вдоль ствола. Если из поковки вырезать два образца — один вдоль волокон, а другой поперек — и ншплтать их па растяжение, то окажется, что первый выдержит нагрузку в несколько раз большую, чем второй. Кузнец должен учитывать направление волокон. Ковка сложная и трудная работа. Перед кузнецом стоят две важные задачи: сделать металл крепким и придать ему нужную форму. И при этом нельзя медлить: не только каждая минута — каждая секунда дорога. Рис. 7. Так работает паровой молот. Но вот ковка закопчена. Деталь обхватыва- ют цепями, и кран уносит ее. Тотчас подвозят следующую заготовку. Для свободной ковки, кроме молотов, при- меняют также гидравлические прессы. Они действуют по гидростатическому закону Паска- ля. Такой пресс не бьет по заготовке, а давит на нее. Гидравлические прессы постепенно вытес- няют тяжелый молот. Мощности их непрерывно растут. Еще недавно максимальное давление Рис. 8. Кузнечный пневматический молот для ковки небольших деталей. 79
МАШИНА — ОСНОВА COUPE ЧЕН ПОП ТЕХНИКИ Рис. 9. Ковка улучшает структуру металла: 1 крупно- зернистая структура; 2— с зернами, вытянутыми л одном направлении (после ковки); 3—мелкозернистая. колец,втулок. Делают такие детали из прут- ков. При этом нагревается не весь пруток, а только конец его, подлежащий ковке. У этих машин есть штамп, который со стой» из матриц и пуансона. Матрицы здесь два металлических полукруга, а пуансон - крепкий стальной стержень. Смыкаясь, матрицы горизонтально-ко- вочных машин зажимают другой н таким образом получается наружная форма изделия. В то же время укрепленный на специальном ползуне пуансон заходит в эту образованную матрицами полость и прошивает заготовку (пруток). Этим методом изготовляют, например, кольца для подшипников. Чтобы придать им более правильную геометрическую фор- му, их затем снова нагревают и раска- тывают на специальных машинах. прессов не превышало 10 тыс. Т. А в послед- нее времн на советских заводах сконструиро- ваны п построены ковочные прессы давлением в 30 п даже 70 тыс.Г. Проектируются еще более мощные прессы. Штамповочные молоты мало чем отличаются от молотов для свободной ковки. Если штам- повщик спустит педаль, то баба автоматиче- ски поднимется. Вес падающих частей па- ро-воздушных штамповочных молотов дости- гает 20 30 Т. Часть металла при штамповке вытекает в промежуток между двумя поло- винками штампа п образует заусенец, который затем удаляют на отдельном обрезном штампе. Штампуют изделие двумя методами. Пер- вый — комбинация свободной ковки п штам- повки. Заготовку предварительно подготовляют свободной ковкой, а окончательную форму при- дают ей в одном пли нескольких штампах. При втором методе заготовка проходит через ряд последовать гьно расположенных многоручье- вых штампов. Р у ч к и— это углубления в ниж- ней части штампа. От их формы зависит кон- фигурация детали. На многоручьсвых штам- пах за несколько проходов изготаилпнают сложные детали. Разновидность штамповочных молотов герпзонтально-ковочные машины. Их при- меняют при изготовлении детален удлиненной формы с утолщениями на концах, а также АВТОМАТИЧЕСКИЙ КУЗНЕЦ Труд кузнеца всегда был тяжелым, тре- бовал от человека большой физической силы и выносливости. Современная кузница мало похо- жа на кузницы старых заводов. Пар, вода, сжа- тый воздух и электричество освободили человека от самой тяжелой работы. Человеческая сила больше нс участвует в формировании поковки или штамповки. Но будущим рабочим и инже- нерам предстоит еще многое сделать, чтобы об- легчить здесь труд и улучшить его условия, особенно на участках свободной ковки. На передовых предприятиях нашей страны уже многого достигли в этом отношении. Заглянем в кузнечный цех одного пз наших промышленных гигантов — Уральского завода тяжелого машиностроения. На этом заводе делают мощные блюминги и прокатные станы, оборудование для доменных и мартеновских печей, шагающие экскаваторы, буровые уста- новки для нефтяных промыслов и для проходки стволов шахт... Чтобы пзготовптк та, не машины, нужны огромные поковки. Их прпходптся делать на мощных Молота^ свободной ковкой. Пот подъ- емный кран с помощью гигантской «вилки» вытаскивает пз печп слиток и переносит его на наковальню молота. Нигде не видно кузне- нов. Вдруг раздается вой сирены. По широкой рельсовой колее, проложенной поперек про- Механический манипулятор освобождает кузнецов от тяжелого физического труда. Он подает раска левную болванку под мощный гидравлический ковочный пресс и «манипулирует» сю во время ковки. 80

\ h Ml ЕЛКА МОДЕЛЬ ФОРМА
лета, к молоту подъезжает металлическая будка на четырех катках. Из передней стенки за- дается «перед массивный стальной хобот. Он захватывает край слптка, зажимает его. Это манипулятор, сложный меха- низм, который освободил от тяжелого труда по крайней мере семь человек. Со всей работой справляется один машинист. Нажимая разлпч пыс кнопки и рычагп, он поднимает, опускает, перемещает заготовки п разных плоскостях. Ковка с помощью манипуляторов сводится только к управлению процессом и пе требует от человека физических усилий. Такая ма- шина легко справляется с поковками, веся- щими десятки тонн (см. цв. рис., стр. 80). Различные краны, манипулнторы, автома- тические линии оспободилп рабочих кузнеч- ных цехов от самых тяжелых операций Куз- нец становится механиком прп кузнечной ма- шине. На советских автомобильных заводах созданы автоматические линии пз штамповоч- ных машип. На них делают коленчатые валы двигателей и другие части машин. ХОЛОДНАЯ ВЫСАДКА Наряду с горячей ковкой и штамповкой в машиностроении в последние годы все шире при- меняется метод холодной высадки и штампов- ки — выдавливания деталей на механических —.. . МЕТАЛЛ И ФОРМ 4 прессах-автоматах без нагревания металла. Этим методом из различных металлов и сила вов, а также нз пластических масс делаю, и простые шайбы, и корпуса автомобилей, само- летов, холодильников. Холодная штамповка заключается в том, что из листа металла плп пластмассы выру- бают (вырезают) плоскую деталь, а затем придают ей в специальных штампах пли при помощи гибочных станков нужную форму. Только глубокое изучение свойств материа- лов, из которых штампуют топли иное изделие, позволяет рассчитать, какое усилие требуется от пресса, какой нужен штамп, чтобы из тон- кого листа получились тысячи точнейших из- делий сложной конфигурации. Механизирован- ными и автоматизированными штамповочными прессами оснащаются наши передовые пред- приятия. * * * Ковкой, штамповкой, прессованием можно получить изделия сложнейших форм и высочай- шей точности, изделия, которые не требуют до- полнительной обработки па стапках. Этгт метод распространяетсн все шире н шире. И вместе с тем он непрерывно совершенствуется. Его будут улучшать и дальше те, кто придет в эти цехи: кузнецы наших коммунистических предприя- тий, кузнецы в белых халатах, вооруженные приборами, способными отсчитывать микроны. МЕТАЛЛ И ФОРМА ^идкость принимает форму сосуда, в который она налита. Налейте воду в ведро, вынесите его на мороз — получится глыба льда, имеющая форму полости ведра. Это свойство жидкостей принимать форму сосуда знали уже в древ- ности. В различных музеях вы можете увидеть много изделий древних литейщик< в из бронзы— амфоры, кувшины, украшения. Бронзу рас- плавляли и выливали в форму, Посмотрите вокруг себя. Вы найдете мас- су вещей, изготовленных при помощи лптья. Если в вашей квартире центральное отопле- ние, то вам прежде всего бросаются в глаза радиаторы. Это - - чугунное литье. В обыкновен- ной печи — чугунные литые дверцы, колос- ники, вьюшки. На кухне вы найдете мясоруб- ку, жаровню, ступку — они оттиты из чугуна или других сплавов; ножка настольной лампы отлита из бронзы. Но всего больше литых де- талей в разных машинах. Так выглядят литейные цехи: 7 вагранка с коннлышком и желобом. Заливка формы чугуном произво- дится при помощи ковша и мостового крана; 2 —цех точного литья; 3—модель и слепки с нее, нанизан- ные на стержень; справа — разрез готовой формы; 4- стержень опускают в ванну с керамическим раствором; после сушки в выгонных печах выплавляют слепок-модель; 5—керамическая форма в кон темпере поступает па обжпг, а потом на заливку; 6 и 7—вибрационный станок разрушает керамнче. кую оболочку отливки; 8 готовые детали: телка* и отдельная деталь. детская вкциклопецин, т. S 81
МАШИН I — ОСНОВ I СОИРЕЫЕНПОП ТЕХНИКИ Рис. 1. Деталь кер пуса турбины отли- та из чугуна. Рис. 2. Поршень авто- мобильного двигателя отлит из алюминиевого сплава. Трактор более чем на половину состоит из литых деталей, экскаваторы г» станки — на три четверти. Главные части мощных гид- ротурбин Волжской гидроэлектростанции им. В. И. Ленина тоже литые. И корпуса могу- чих тепловых турбин литые. Никаким другим способом нельзя придать металлу такие замыс- ловатые формы, какие получаются литьем, т. е. используя свойство жидкости приобретать форму сосуда. Много деталей машин, которые еще недавно получали в кузницах ковкой пли обтачивали на станках, теперь отливают. Даже режущие инструменты— фрезы и резцы — сейчас изготовляют в литей- ных цехах. Одно время литейное производство считали «отжившим свой век», но в последние годы способы получения литья значи- тельно усовершенствовались и оно снова заняло ведущее положение среди других методов обра- ботки металлов. Литьем удается изготовлять де- тали разных машин такой совершенной формы и такой точности, что они почти не требуют обра- ботки на станках. Это очень большое препму- Рис. 3. Станина токарного станка отлита из чу уна. щество литых деталей по сравнению с де- талями, полученными способом ковки. Представьте себе, что г ам надо сшить костюм. Портной снимет с вас мерку и ска- жет: «На костюм уйдет 3' метра, принесите 7 метров». «Куда же столько?» — спросите вы. «А 4 мцгра и искромсаю». Конечно, никто не стал-' бы шить у такого неэкономного портного. Но на машиностроительных заводах нередко бывает именно так. Поковка коленчатого вала — непременной принадлежности многих двига- телей - - весит 7 Т, чистый вес готового вала— 3 Т, остальные 4 Т превращают в стружку. И на этом деле заняты десятки станков и рабочих. Это по какой-то исключительный пример. Ежегодно в нашей стране в стружку уходит около 4,5 млн. Т металла. А это производи- тельность очень мощного металлургического Завода. Почему так получается? Дело в том, что ков- кой илп штамповкой очень трудно сделать де- таль сложной конфигурации. Взять, например, тот же коленчатый вал. Сколько на нем «ко- лен» п переходов — «шеек», которые соприка- саются с другими частями двигателя! Здесь точность измеряется микронами. Ковкой пли штамповкой такой точности не получишь, так как на коленах и шейках останется лишний слой, который придется срезать на станках — фрезой пли резцом. При этом большое коли- чество металла превратится в стружку. Кроме того, фрезы илп резцы разрушают структуру ткани металла, отчего вал скорее изнашивается. А литьем можно изготовить и очень сложные изделия. Жидкий металл заполнит любую из- вилину, тончайшие переходы. Отлитый колен- чатый вал не требует никакого вмешательства фрезы илп резца. Разве только придется от- шлифовать шейкп. Прочность отлитой детали будет зависеть от матерпала. Утвержденные XXI съездом КПСС Конт- рольные цифры развития народного хозяйства СССР на 1959—1965 годы предусматривают мощ- ное развитие литейного производства. Вес раз- ных изделий, отлитых из чугуна, в 1965 г. достиг- нет 14,7 млн. Т, а пз стали — 4 млн. Т. Ли- тым деталям будет отдаваться предпочтение перед изготовленными из прокатного металла. ВЫБОР МАТЕРИАЛА Еслп деталь машины имеет второстепенное значение, то особенно много о выборе металла илп сплава для отливки думать нс проходится. 32
МЕТАЛЛ 11 ФОРМА 'Но, когда деталь важная, играющая в машине активную роль, конструктор становится очень •разборчивым, и он прав. В наше время в технике находят применение почти все металлы, но не нее онп одинаково распространены. Самый распро- страненный в современной технике металл — железо, точнее, сплавы, на железной основе — чугун и сталь. Затем следуют сплавы, в основу которых входят алюминий, медь, сви- нец, олово, цппк, никель, марганец. В пос- ледние годы начали применять и титан. Отливки делают обычно не из чистых метал- лов, а из их сплавов — чугуна, сталп, брон- зы, латуни, баббита, дюралюминия. Основа сплава — преобладающий в нем металл. Чаще всего для отливок применяют чугун и сталь. Железные сплавы самые дешевые. Однако в некоторых случаях не обойтись без цветных металлов. Например, в электротехнической про- мышленности «владычествует» медь. У конструктора большой выбор металлов и сплавов, и он должен тщательно взвесить достоинства и недостатки каждого. При литье значение имеет не только прочность металла. Важно знать, хорошо ли он льется, как быстро ватвердевает, какую дает усадку, т. е. умень- шение в объеме при затвердевании. Возьмите разные жидкости — воду, керо- син, подсолнечное масло, сметану. Попробуй- те вылить несколько капель каждой из них на блюдце. Вода и керосин растекаются го- раздо быстрее сметаны. Они обладают, как говорят металлурги, разной жидкоте- кучестью. Это же свойство имеют п метал- лические сплавы. Еслп сплав в жидком со- стоянии подвижен и невязок, то он легко за- полнит любую сложную форму, быстро проник- нет в ее тончайшие извилины. Из такого сплава можно получать отливку с тонкими стенками. Из сплавов с малой жидкотекучестью тон- костенную отливку не получишь — они рас- плываются медленно, лениво, задерживаются у входа в узкие каналы и застывают прежде, чем успеют заполнить нее извилины формы. Из таких сплавов можно изготовить лишь прос- тейшие отливки. Выбирая сплав для литья, учитывают также его линейные или объем- ные усадки. Разные сплавы обладают разными коэффициентами усадки. Еслп этого заранее не предусмотреть, отливка окажется непригодной: п ней могут быть трещины. Сплавы с низкой жидкотекучестью часто образуют усадочные раковины — пустоты внутри отливки. Великолепный литепнып сплав — чугун. Он жидкотекуч, его легко расплавить в прос- той и удобной печи — вагранке. Ваг- ранка изобретена у нас в России и пот уже бо- лее ста лет честно п верно служит заводам всего мпра. Однако у обычного чугуна есть спои недос- татки. Он пепластнчен, хрупок, непрочен. По- этому детали, которые должны нести большую нагрузку, делают из высокопрочного чугуна плп пз сталп. Но литейные свойства стали уступают чу- гуну. Сталь нежидкотекуча, и нужно прпдумьь» вать разные способы, чтобы она заполнила форму, не давая трещин и раковин. КАК ДЕЛАЮТ ОТЛИВКИ Чтобы пзготовпгь тптую деталь, надо преж- де всего сделать форму. Но из чего? И не при- варится ли сплав к стенке формы? Удастся ли вынуть потом застывшую деталь, не повредив ее? Не пристанут лп к пен частицы формы? Таких вопросов много, и все их надо решить прежде, чем начинать отливку. В древние времена формы изготовлялп пз камня. Но выдолбить в камне точную форму довольно трудпо. Легче сделать форму пз мяг- кой, податливой глины. Однако от высокой температуры глина рассыхается, растрески- вается и жидкий металл может вырваться на- ружу. Тогда сталп делать формы пз тончайшего песка, пропитанного связующими веществами. Рис. 4. Чтобы изготовить е земляной форме литую де* таль, прежде всего надо сделать деревянную модель (А). Затем половину .модели и опоку кладут на подмоделъиую плиту (Б) и засыпают землей (В). «3 6*
МЛШПП 1 — ОСНОВА современной техники Такой состав легко j плотпястсн п, что очень ва;кно для литья, остается газопроницаемым. Это не единственный способ. Теперь применяют п земляные формы, п металлические, и гип- совые, п железобетонные, и восковые, п так называемые корковые (см. ниже). Чтобы отлпть какое-нибудь, даже простое Стержни делают в стержневом отделении. Сюда из модельной передают стержневой ящик, который сделали вместе с моделью. Его внутрен- няя полость точно такая же, как и полость втулки. Стерженщик наполняет ящик стержневой смесью и уплотняет ее. Сырой стержень вы- пзделпе, нужно проделать очень сложную ра- боту — не менее двенадцати операций. Напрп- мер, нам надо отлить простую втулку из чугуна. Сначала в модельном цехе изготовляют модель втулки. Модель— разъемная, состоит пз двух половинок. Ее обычно делают пз дерева или металла. Затем в землеприготовптельном отделенпп литейного цеха подготавливают землю для формы — формовочную смесь. Де- лают это специальные машпны. Если надо отлить ппмают из ящика и переносят в печь— с у ш п л о. В ней в течение нескольких часов поддерживается температура 150—300 , пока стержень пе станет твердым. Затем его отправ- ляют в формовочное отделение. А в это время формовщик готовит земляную форму втулки. Он берет одну половину модели Рис. 5. Землю в опоке уплотняют (Г), потом опоку с землей и моделью Переворачивают (Д). и кладет на металлическую плиту—п о д м о- дельную доску. На эту же доску он ставит металлический ящик без дна -опоку — так, чтобы половинка модели оказалась внут- ри нее. После этого в опоку набрасывают формовочную зем- лю и уплотняют ее до тех пор, пока весь ящпк не будет набит землей (рис. 4,5). Затем опоку с землей перево- рачивают, чтобы половинка моде- трубку, втулку пли же какую-нибудь другую деталь с внутренними отверстиями, то приходит- ся готовить еще одну смесь—для так называемых стержне й. Это смесь песка со связующими материалами, получаемыми из нефти или син- тетическим способом. Стержни и должны за- полнить те места в форме, которым во втулке будут соответствовать пустоты. Изготовление модели, подготовка формо- вочной и стержневой смеси—это начало слож- ного процесса литья. Теперь надо сделать стержни и земляные формы для наших втулок. ли оказалась вверху. На нпжнюю опоку формовщпк ставит еще од- ну. В стенках этпх опок снару- жи сделаны петлп. В них вставляются метал- лические штыри, и таким образом две опокп скрепляются друге другом (рис. 5,6). В верхнюю опоку кладется верхняя поло- винка модели так, чтобы она точно попала на нижнюю половинку. Формовщик вставляет в верхнюю половину опоки два деревянных бру- сочка. Теперь ее можно тоже заполнить смесью и хорошо уплотнить. Плотность землп всюду должна быть одинаковой. Если брусочки из- влечь, в форме останутся два отверстия. В одно будут заливать металл, а сквозь другое выйдут Е ж повторяются Операции 8 Г Рис. 6. На перевернутую опоку (Е) ставят вторую половинку модели и вторую опоку, кото- рую скрепляют с первой (Ж). Затем все опе- рации повторяются — насыпка земли, уплот- нение ее (3). воздух и газы. Потом из земли надо вынуть Деревянную модель. Для этого опоки осторожно разбирают. В зем- ле остается четкий отпечаток втул- ки. Его и стержень покрывают осо- бой краской — противопри- гарной. Она не даст земле пригореть и пристать к отлпвке. Затем в полость формы вставляют стержень. Формовщик прорезает в земле канал, соединяющий от- верстия для заливки с полостью формы,— литниковый ход- Все переносится на пол цеха- 84
МЕТАЛЛ 11 ФОРМА Рис. 7. Модель вынимают иг формы (И), вставляют стержень (К), собирают форму снова и заливают ее металлом (Л). Готовую деталь выбивают из земли (MJ. Нижнюю половину опоки накрывают верх- ней, на нее накладывают груз. Все готово: в земляной массе получилась форма, совершенно похожая на втулку. Тогда подводят ковш с жидким металлом. Его выливают в отверстие формы — и отливка готова. Нужно только подождать, пока она остынет, и тогда ее можно вынуть — вы- бить из формы. При этом опоку сильно встряхивают илп несколько раз ударяют по ней молотком (рис. 7). На новорожденной отливке остаются наро- сты от литникового хода и отвода для газа— выпора. Их легко отделить одппм-двумя ударами молотка. После этого отливку очищают от приставшей формовочной земли. Как видите, даже очень простая отливка требует больших хлопот. А результат? Из одной формы можно получить только одну отливку. Для следующей отливки надо начинать все сначала, разве только модель пригодится. А еслп требуется сделать сотни пли тысячи одинаковых отливок в день? Нс проще ли выточить на станке нужное изделие пз бруска илп полосы металла? Нет, не проще! Способ, который мы оппсали, применяют только в тех случаях, когда тре- буется одна илп несколько отливок. А когда одинаковых отливок нужно много, процесс в принципе остается таким же, но осуществля- ется совсем по-иному. Приготовление земли, засыпка ее в опоки, уплотнение, изготовление стержня, сборка форм, заливка, выбивка, очи- стка на большей части заводов механизированы и автоматизированы. Для этого создано много различных машин. Литейщикам приходится иметь дело с боль- шими массами песка и других сыпучих мате- риалов. Для получения тонны отливки требу- ется около 5 м3 формовочной смеси и 0,5—0,7 м3 стержневой. По объему это в 40 раз больше нуж- ного для от.тпнкп металла (рпс. 8). В старых це- хах подвоз землп, приготовление смеси, перенос опок с места на место производились вручную или на тачках. В современных литейных цехах все транспортные операции механизи- рованы, цехи оснащены крапами, конвейерами (рпс. 9). Вы входите в литейный цех. Вас встречает шум мерно отбивающих такт формовочных машин. Здесь формовщику не приходится за- сыпать землю лопатками и у грамбовывать. Эту работу выполняют механизмы, приводимые в движение сжатым воздухом. Стол машины с установленной на нем оиокой, моделью и формовочной смесью быстро и часто встряхи- вается. Формовочная смесь уплотняется луч- ше, чем это мог бы сделать самый искусный формовщик. В цехах массового производства для пере- мещения опок и их зал и) ные конвейеры. Это цепь с небольшой скоростью по рельсам. Конвейер проходит недалеко от формовочных машин Сборщики сталкивают формы на тележки. За- тем формы заливают мс 1 таллом. За время дви- жения по конвейеру фор- ма охлаждается и по- ступает на выбивной у часток. Особый кран зкп устроены залппоч- тележек, движущихся Рис. 8. Земли для литья требуется в десятки раз больше, чем металла. 85
М ЛИШИЛ — ОСНОВА СОВРЕМ СП ПОП ТЕХНИКИ Рис. 9. В современных литейных цехах все операции по приготовлению и подвозу формовочной земли механизированы. ЛИТЕЙНЫЕ БЕЗ ЗЕМЛИ Кокильные формы приме- няют обычно там, где необ- ходимо изготовлять большое количество одинаковых от- ливок. Перед заливкой в кокиль— в о (ну из его половив — вста- в 1яют стержни. Затем две половины кокиля соединяют и плотно скрепляют. В соб- ранный таким образом ко- киль залипают жидкий ме- талл. Здесь он очень быстро затвердевает. Через несколь- ко минут после заливки де- таль можно уже вынуть. За- тем внутреннюю поверхность кокиля продувают сжатым воздухом, прокрашивают и снова заливают металлом. Таким образом, в один и тот же кокиль можно заливать снимает ее с конвейера. Пустые опоки возвра- щаются к формовщикам (рис. 10). От пристав- шей земли литье очищают разными способами. Наиболее совершенный из них — гидравли- ческий (очистка водой). Созданы и первые автоматические литейные цехи, например цех-автомат, Который из алю- миниевого сплава изготавливает поршни для автомобилей. На всем пути — от поступления в цех брусков сплава до упаковки поршней человеческая рука к ним не прикасается. Отливки здесь делаются не в Земляных формах, а в металлпческпх — кокилях. Рис. 10. В цехах массиета производства Оля перемещения опок и их залив- ки устраивают конвейер. металл несколько часов подряд и за это время получить сотни, тысячи отлпвок (рис. 11). При этом способе формовочная смесь ста- новится ненужной, повышается производитель- ность труда, отливки получаются более точ- ными и чистыми. Литейщики стремятся добпться такой точности отливок, чтобы их нс- надо было обрабатывать на станках. Хорошие результаты дает литье под давле- нием. Мы уже знаем, что литейные сплавы отличаются разной степенью жидкотекучести. А нельзя ли увеличить жидкотекучесть мало- подвижного металла? Опыты показали, что для этого нужно усилить дав- ление на слой жидкого ме- талла. Но кокплп не выдер- живают высокого давления п разрушаются. Для литья под давлением были сделаны из решетка* специальной сталп пресс- формы, выдерживающие большое давление. Жидкий металл под давлением как бы впрессовывается в форму и почти мгновенно затверде- вает. Этот способ лптья при- меняется главным образом при отливке деталей пз лег- ких п цветных металлов. Ма- шины для лптья под давле- нием способны выпускать по 86
МЕТАЛЛ И ФОРМА пз формы, она сама Рис. 11. При массовом произ- водстве удобнее делать отлив- ки не в земляных формах (А), а в металлических кокилях (Б). нескольку тысяч отливок в смену. Таким способом можно получать отливки с очень тонкими стенками. Поиски лучших мето- дов литья прпвелп к еще одному решению: делать модели не пз дерева или металла, а из особого ма- териала, в состав которого входят парафин, стеарин илп другие им подобные легкоплавкие воскообраз- ные вещества. Впрочем, этот способ не нов. Так в начале прошлого столетня делал отливки зпам< нитый мастер художественного литья В.П. Екимов. Смысл этого способа в том, что модель не надо извлекать расплавляется, и это поз- воляет получать пз чугуна п стали очень точ- ные мелкие отливки. Этот способ применяют па многих заводах (рис. 12). Иногда формы делают- ся не парасрпновые илп восковые, а корковые. Применяемая при этом способе литья формовоч- ная смесь содержит квар- цевый песок и небольшое количество порошка осо- бой иску сственноп смолы— и у л ь в е р б а к е л п т а. Смола эта при нагреве до 200 - 250 плавится, обво- лакивает зерна песка, а за- тем затвердевает и скреп- ляет их между собои. При этом способе также не надо ни опок, пи большого ко- личества формовочной зем- ли Правда, отливки по- лучаются не такие точные, как по выплавляемым мо- делям, по значительно бо- лее точные. Ч( м в земля- ных формах. Этот способ сейчас широко распрост- раняется. БЕРЕГИ МИНУТЫ Проследи за тем, как секунд- ная стрелка совершает свой путь во циферблату Вит опа заверши- ла круг прошла минута! По за это время на фабриках и заводах успели родиться тысячи новых машин, доменные печи выдали десятки тонн чугуна. В 1965 г. промышленная про- дукция СССР увеличится по срав- нению с 1958 г. примерно па 80%. Значение каждой минуты еще возрастет. К концу семилетки за одну минуту будет вырабаты- ваться 990 тыс. кет- ч электроэнер- гии, добываться 475 Т нефти, 1160 Т угля и 286 тыс. л3 газа, выплавляться 133 Т чугуна и 173 Т стали. В году 525 600 мни. Вот и подумай, сколько продук- ции будет вырабатывать наша промышленность в 1965 г. Существуют еще другие способы лптья. Все они направлены к одному: как можно больше расширить применение литых изделий п упростить процесс литья. Создаются новые литейные цехи, где все процессы механизиро- ваны п автоматизированы. Б Рис. 12. 'Литье под давлением (Л), по выплавляемым моде еям (Б), центро- бежное (13) и в скорлупчатых формах (Г) значительно ускоряет и облегчает труд литейщиков.
МАШИНА — ОСНОВА СОВРЕМЕННОЙ ТЕХНИКИ ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ РЕЗАНИЕМ ЕТтобы металлическая заготовка приобрела требуемую форму, ее нужно обработать— спять лишний металл плп сгружку. Делаюг это при помощи различного металлорежущего инструмента на металлорежущих станках. В технологии машинострое- ния обработка резанием зани- мает большое место. Ведь без пес нельзя изготовить почти ни один прибор, ни одну машину. Резанием выполняют и пред- варительные -обдирочные и окончательные — финн ш- н ы е операции. Финишные операции называют тонком об- работкой. Нередко их приходит- ся выполнять с большой точ- ностью — до долей микрона. Представить себе эту величину невозможно — ведь средняя толщина человеческого волоса 50 микрон! Резанием обрабатывают и огромные детали гигантских ма- шин — например, роторы гидро- турбин с диаметром рабочего колеса свыше 9 м (а это вы- сота трехэтажного дома!), греб- ные валы судов длиной до 30 м и детали, которые без увеличи- тельного стекла по рассмот- ришь. В процессе обработки реза- нием изделие получает заданные форму, размеры и качество поверхности. Высо- кое качество трушпхея поверхностей изделпя Рис. 1. Лучковый станок. Рис. 2. Лучковый станок с ножным приводом. очень важно: от этого зависит скорость изнаши- вания, т. е. долговечность, изделия. Существует наука о резании металлов— теория резанпя. Ею занимаются многие уче- ные в нашей стране и за рубе; том. Основы ее заложены в XIX и начале XX в. 1 лавный вопрос теории реза- нпя — с какой скоростью ста- нок должен снимать стружку, чтобы стойкость резца была наибольшей. На первый взгляд кажется, что больших скоростей резания добпться нетрудно. Но это не так. В процессе реза- нпя развивается тепло, оно нагревает резец, размягчает его и может даже совсем вы- вести пз строя. Конечно, резец охлаждают при работе. Выбор подходя- щего охлаждения — также одна пз важных задач науки о реза- нии. Но охлаждение помогает нс всегда, а иногда даже вредит., так как металл может растрес- киваться. Следовательно, ско- рость можно увеличивать, лишь хорошо изучив возможности станка, резцов и свойства ма- териала. Только исключитель- ное знание всех тонкостей сво- ей профессии позволило нашим токарям-новаторам добит вся высоких скоростей резанпя. Решая эти задачи, теория резанпя учитывает материал изделпя, его свойства, материал ин- струмента, его форму и размеры, условия реза- ния, требования к качеству поперхнестп и т. д. Далеко не все здесь поддается расчетам, и по- этому большая роль в науке о резании принад- лежит эксперименту. Металлорежущий станок одна пз самых важных машин. Нет нп одного завода, где бы не было металлорежущих станков. Без нпх ие может обойтись даже кустарная ремонтная мастерская. Количество металлорежущих стан- ков в стране определяет ее экономическое мо- гущество. Основной тип металлорежущего станка— т о к а р н ы и. Его знали еще в Древнем Егип- те. Тогда этот станок приводился в действие 88
Токарный станок и его коробка скоростей (вверху слева)'. I — передняя бабка; 2 и з — рукоятки установки числа оборотов шпинделя; -/из рукоятки увеличения шага резьб и реверсирования ходового внпта; о — литров, 7 — дополнительная рсчцодержавка для прорезки канавок, 8 — резцедержавка, 9- защитный экран, 10 - суппорт; // —прибор для контроля нагрузки станка; /2 —лямок для соединения задней бабки с кареткой 13 рукоятка закрепления пнноля, /> панель выключателей, 15 — задняя бабка; ю — рук'жтпл быстрого защеплепня задней бабки. 17 маховичок пс| смещения пнноля; 18 — шкив ускоренного перемещения суппорта; 19 рукоятка вклю- чения п реверсирования шпинделя, 20 рукоятка »icj смещения каретки и нижней части суппорта в четырех направлениях, 21 — рукоятка продольного перемеще- ния супнор и по каретке; 22 рукоятка включении пйр и ходовою винта, 23 — рукоятка поперечного перемещения суппорта по кчретке, -/ лимб поперечной подачи; 23 — маховпчпк продольною перемещения суппорта по станине, 26 — лимб продольной подачи. 27 — фартук, 28 - ходовой впит; 2» — ходовой валик; 40 рукоятка включении и реверсировании шпинделя, 31 — барабан выбора иодачи, 32 - резьбовая рукоятка, 33 коробка подач.
MAUI НIIЛ — основ 1 COUPE I/Г иной ТЕХНИКИ веревочным приспособ- ил ни 'М вроде лука для ст рельбы стрелами. По- тому его называли л у ч к оным (рпс. 1). На тетиву лука навер- тывали болванку, затем лук распрммля in, и тетива заставля ia бол- ванку делать несколько оборотов. В это время токарь, держа в руке Рис 4 Точение. резец, подводил его к болванке и снимал стружку. Лучкопые токар- ные станки были и в Древней Греции, Риме, Китае, Индии. На таких станках обрабатывали дерево, иногда камень, кость. Постепенно ручной привод лучкового то- карного станка сменился ножным, тоже вере- вочным. К двум близстоящим деревьям при- крепляли горизонтально два колышка. Между ними закрепляли болванку (рис. 2), на которую навертывали веревку. Один конец ее поднимали к упругой ветке, а другой, с петлей на конце, опускали вниз. 1окарь продевал йогу в петлю и вращал болванку. Обе руки у него были свободны, поэтому производительность его труда возросла. Со променом деревья заменили досками, вет- ку — жердью. Внешний вид станка изменялся и улучшался, но ножной веревочный привод п работа вручную существовали многие века. Достигнуть точности на таком станке было крайне трудно. А металлы совсем нельзя было обрабатывать. Так продолжалось до XVIII в., когда про- мышленный переворот потребовал быстрого раз- гптпя машиностроения. Но для этого необходим был металлорежущий сганок. Знаменитый рус* скип механик Андрей Нартов, друг и советник Петра I, в 1712 1725 гг. сконструировал то* парный станок, в котором резец был зажат в механичес! п передвигающемся вдоль обра- батываемой болванки приспособлении (рис. 3). Впоследствии оно получило название с у ц- п о р т (в переводе с английского «держатель»). Теперь на токарном станке можно было изготовлять детали машин, причем с такой сте- пенью легкости, точности и быстроты, с которой нс мог конкурировать ни один даже самый искусный рабочий. Полвека спустя в токарной мастерской Нар- това побывал английский инженер Самюэль Бентам. Он внимательно ознакомился с суп- портом Нартова и полностью оценил его. Вернувшись в Англию, Бентам организовал машиностроительный завод и привлек к ра- боте известного механика Генри Модели. По указаниям Бентама Модели в 1798 г. повторил великое изобретение Нартова. Станки с меха- ническим суппортом постепенно pacupt стра- вились в Англии, а затем в других странах Европы и Америки. Началась эпоха обработки металлов резанием. Механический суппорт ста ли применять не только на токарных, но п на других станках. Типы металлорежущих станков определяют- ся пригоняемым Инструментом и схемой реза- ния. Самый распространенный пнетрх лент- ре з е ц. Им выполняют любую операцию ре- зания. Можно сказать, что другие металло- режущие инструменты — это либо развитие резца, либо сочетание ряда резцов. Для резца наиболее характерны две схемы резания: т о- ч е и и е — при этом заготовка вращается, а резец поступательно движется вдоль ее осп (рпс. 4); строгание — когда и резец п заготовка движутся поступательно (рис 5). По первой схеме работают токарные стан- ки, по второй — строгальные. Типичный инструмент для обработки отвер- стий сверло. При сверлении заготовка обычно неподвижна, а сверло вращается п в то же время движется поступательно, углубляясь в металл. Так работает сверлильный станок (рпс. 6). Широко и разносторонне применяется ф р е- з а. -Это диск с нисколькими расположенными по окружности резцами. Обычно фрезой об- рабатывают плоскости. Прп этом ей придают вращательное движение, а заготовке — по- ступательное (рпс. 7). Фрезеруют детали па ф р о з е р п о м станке. Ест ь п шлифовальные станки. 90
- . ОПРЛИОТКЛ МРТЛЛЛОВ РЕЗАНИ! V Шлифовальный круг вращается, а заготовка одновременно п вращается п дви- жется — либо только движется — поступательно (рис. 8). Мы рассказали лишь о нескольких основ- ных видах обработки резанием. Но и для них существует много разновидностей станков. Вот токарный станок (с м. стр. 89). Основа- нием его служит станина. Обрабатываемое изде- лие зажимают либо между центрами передней п задней бабок, либо в патроне, который навертывается на шпиндель (вал) передней бабки. Резец укрепляют в суппорте. В перед- ней бабке находится коробка скоро- с т е п, напоминающая автомобильную. С се пе мощью изделию придают нужную скорость вращения — скорость резанпя. Изобретатели неустанно ищут материалы, повышающие стойкость инструмента. Раньше его изготовляли пз обычных углеродистых ста- лей несложного химического состава. Потом появились сталп, содержащие значительное количество вольфрама. Благодаря им скорости резания намного повысились, п стали получили название быстрорежущих. Но скоро и онп пересталп удовлетворять машинострои- телей. Тогда были созданы так называемые твердые сплавы — особого класса металличе- ские материалы, которые сохраняют свою твер- дость при нагреве до 900 1000°. В последние же годы началп делать м и н е р а л о к е р а- мическпе инструменты с еще большей теплостойкостью. В зависимости от резца, твер- дости изделпя, вида обработки шпинделю стан- ка, а с ним и изделию придают должную ско- рость вращения. Для этого п существует короб- ка скорост еи. На станке есть еще ходовой валик. Он получает врашенпе от коробки скоростей через коробку подач и вызывает перс цешенпе суппор- та, а вм -сте с ним и резца. Пропсходит резание. Если, помимо ходового налика, устанавливают ходовой винт, то станок стаповптсн токарно- винторезным (рис. 9), т. е. может делать на- резку. А если вместо задней бабки на ставке уста- новлена поворотная головка, вращающаяся, как барабан револьвера, то его называют т о к а р и о - р е в о л ь в е р н ы м (рис. 10). Б гнезда револьверной головки (обычно пх шесть) вставляют различные инструменты. С пх помощью станок, не останавливаясь, выпол- няет различные виды обработки. Для токарной обработки коротких изделий больших диаметров применяют л о б о т о- к а р н ы й плп карусельно-токар н ы й станки. Существует еще множество дру гих разновидностей токарных станков. 1о же относится и к другим станкам. Так, фрезерные станки бывают, в зависимости от расположения суппорта, вертикальные и горизонтальные, продольные и мортальные, о д и о ш и и н д е л ь- н ы е и м п о г о ш и п н д е л ь п ы е, з у б О’ ф р с з е р и ы е и др А шлифовальные станки предназначаются для нару жного п внутреннего шлифования круглых 91
МАШИН 1 — ОСНОВА СОПРЕМ! 1ЦЧ>П ТЕХ/ ИКИ Рис. 9. Токарно-винторезный станок. Рис. IV 1 окарно-револъверкыи станок. поверхностей, для шлифования плоскостей, для бесцентрового шлифования, для шли- фования резьбы, зубчатых колес и др. Основное, над чем работали и работают конструкторы, совершенствуя обработку ре- занием,— это повышение производительности обработки Так постепенно изменялся материал инструмента, а затем и его конструкция. Фреза, например, выполняет такую же рабо- ту, что и резец при строгании. Но опа — мпо- Рис.11 Двухсуппортный продольно - строгальный, станок. горезцовын инструмент, сочетание нескольких резцов. Естественно, что фреза режет произ- подительнес одного резца, и потому фрезерова- ние вытесняет строгание из производства. Еще выше производительность шлифоваль- ного круга. Он состоит пз множества мелких режущих частиц, скрепленных связующим веще- ством. Каждая такая частица — миниатюрный резец. Понятно, что шлифовальные станки — одни из самых производительных среди металло- обрабатывающих. Успех применения многолезвийного ин- струмента привел конструкторов к мысли: «Почему бы не поставить две фрезы и нс удвоить таким образом число режущих лезвий?» Так появплнсь мпогоинструмсптныс металлорежу- щие станки. В суппорте токарного станка сталп устанавливать по нескольку резцов, а затем на противоположной стороне станины поста- вили второй суппорт, такгке с несколькими резцами. На фрезерных, шлифовальных и дру гих станках появились одновременно работаю- щие шпиндели (рпс. 11 п 12). Теперь количество инструментов, одновременно работающих на станке, иногда измеряется сотнями. Но нельзя беспредельно увеличивать число одновременно работающих инструментов: об- рабатываемое изделие не выдержит нагрузки. Да и обслуживание такого станка слишком сложно. Тогда сталп делать м н о г о и о- зицпонные станки. На нпх одновременно можно обрабатывать несколько изделий в раз- ных позициях (рис. 13). Можно повысить производительность станка и другим путем — его специализацией. Мы знаем, что в токарном стайке есть коробка скоростей. Конструктивно она гораздо сложнее автомобп 1Ы10Й. У автомобиля коробка позво- лист получить 3—4 скорости, у стан- ка — 24. Предположим, этот станок дает массовую продукцию — обтачи- вает пальцы поршня. Их надо обто- чить сотни, тысячи. Станок ничего другого не делает. Для этого из 24 скоростей выбрали одну, наиболее по 1\одящую. А оста гьные 23 скорос- ти? Пропадают! Поэтому для заводов массового производства делают станки, пред- назначенные для выполнения лпшь одной определенной операции. Та- кой станок проще у ппверсального: вместо 24 скоростей у него одна. Его легче обслуживать, он дешевле, а главное — производительнее. S2
ОПРА КОТКА МЕТАЛЛОВ РЕЗАНИЕМ Специальный станок работает великолепно, по... до поры, довремени, пока завод выпускает машину, на производство которой этот станок рассчитан. Вот пришло задание выпускать новую машину, более усовершенствованную. Что делать? Станок необходимо переделывать, а то и заменять. Придется менять весь станоч- ный парк — а это так сложно! Получается, что прогрессивный специальный станок задержи- вает технический прогресс. Где же выход? II конструкторы нашли его; надо применить агрегатные станкп (рпс. 14). Принцип построения агрегатных станков— в создании стандартных узлов. Пз этих узлов и конструируется станок. К примеру, у нас есть вертикальный сверлил ьный станок. Теперь предположим, что завод получил заданпе выпус- кать другую машину п для этого нужен горизон- тальный сверлильный станок. В вертикальном агрегатном сверлильном станке можно поста- вить его стандартную сверлильную головку горизонтально. В сложных деталях нередко приходится одно- временно сверлить горизонтальные, вертикаль- ные и наклонные отверстия. Это может сделать одпн агрегатный станок. Нужно только соответ- ственно расположить его снерлпльные головки. Так конструируются не только сверлильные, но и другие типы агрегатных станков. Пре- имущества их неоценимы. Они позволяют бы- стро и без больших затрат перестроить произ- водство на выпуск новых образцов и сразу же организовать их высокопроизводительную об- работку. Теперь познакомимся с главным резервом повышения производительности станков. Достаточно высокой производительности ре- зания без автоматизации достигнуть нельзя, как бы мы ни ускоряли работу станка. Докажем это. Производительность станка обозначается буквой Q и выражается количеством производи- мых изделий в минуту. Ее определяют простой формулой: Q — ? . , где/., — время на рабочие ходы, т. е. на непосредственное резание, а tx — время на холостые ходы (подвести резец, отвести резец, закрепить изделие, открепить изделие и т. д.). С изобретением суппорта был автоматизиро- ван процесс непосредственного резания. При этом резание значительно ускорилось, сле- довательно, tp сократилось, a Q, соответственно, возросло. Но формула производительности стан- ка имеет одну особенность. Если все вромя уменьшать величину t , то величина Q сначала Рис. 12. Двухшпиндельный вертикально-фрезерный станок. будет возрастать быстро, потом медленнее, затем еще медленнее, наконец практически будет оставаться постоянной, хотя tp будет по-преж- нему сокращаться. Следовательно, снижение величины tp имеет смысл только до известного предела. А дальше. Рис. 13. Многопозиционный токарный вертикальный автомат. 93
МАШИНА —О( НОВ | СОВРЕМ ЕН ПОП техники Рис. 14. А . регатный станок. сколько бы мы ни снижали эту величину, повышай для этого режимы резания, сколько бы мы ни расширяли многопнструмептальную обработку, сколько бы ни специализировали станок, его производительность расти не будет. Значит, для повышения производительности надо снижать оба слагаемых знаменателя— и tp и /t. Это означает, что одновременно с повы- шением режимов резания надо снижать время ва холостые ходы. Но как это сделать? Возмож- ности человека здесь ограничены. Хорошо было бы совместить во времени два или несколько холостых ходов. Но человек не может одно- временно выполнять несколько работ. Так появился автомат — металлорежущий ста- нок, который не только все рабочие, но п все Рис. 7.5 Кругдошлифовальный полуастомпт. холостые ходы выполняет без непосредствен- ного участия человека, лпшь под его контролем. Широко распространены кулачковые авто- маты. Принцип п.\ работы понять нетрудН01 если вспомнить конструкцию автомобильного двигателя. У него есть кулачковый, или рас- пределительный, валик. Форма кулачков тако- ва, что при вращении они заставляют впускные п выпускные клапаны автоматически откры- ваться, оставаться должное время открытыми, затем закрываться. В автоматическом станке тоже есть кулачковый вал. Его кулачки за- ставляют инструменты станка совершать за- данные движения и придавать изделию нуж- ную форму. Производительность труда прп работе на автоматах колоссально возросла. Один за другим в машиностроении начали появляться автоматы и полуавтоматы для самых разнообразных работ (рис. 15, 16, 17). Их конструкция все улучшается, производитель- ность повышается. Стали делать специальные автоматы, приспособленные для изготовления одной определенной детали. Например, партию колец шарикоподшипников раньше прп работе на токарных станках обрабатывали 44 рабочих. А теперь их может изготовить на специальном автомате один человек. При применении авто- матов людей нужно все меньше, количество станков тоже уменьшается; значит, сокращают- ся заводскпе площади п, соответственно, рас- ходы. Кроме того, качество дета лей повышается, все детали выходят совершенно одинаковыми. В результате облегчается сборка всей машины. Достоинства автоматов великп. Но есть у них п недостатки. И главный из них— «консерватизм»! Ведь автомат — это тот же спе- циальный станок с Недостатком, о котором мы уже говорили. Раньше с этим мприлпсь. Авто- маты устанавливали па автомобильных п трак- торных заводах, где не так уж часто меняются выпускаемые машины. А теперь автоматы рабо- тают повсюду. В авиационной п радиопромыш- ленности, например, особенно часто приходится переходить от одной машпны к другой. II ми- риться с консерватизмом автоматов стало уже нельзя. Потребовались новые станки, которые прп автоматической работе оставались бы универ- сальными, моглп бы обрабатывать любую де- таль. II они уже созданы. Их называют станка- ми с электронным программным управление м. Станочник вкладывает в кассету станка карточку плп ленту с соответст- ву ю1цпм образом пробитыми отверстиями (перфо- рированную)— и начинается автоматическая 94
ОБРАБОТКА ЯЕТА.1ЛО11 РЕЗАНИ! М обработка. Деталь получится точно такая, как требуется (см. ст. «Машины-математики»), Но, чтобы добиться такой простоты, при- шлое!» решить ряд сложнейших научных п прак- тических задач. Станкп с электронным управ- лением включают в себя механич! скис, гидрав- лические, электрические, фотоэлектрические, электронные устройства. На перфорированной лепте «записана» про- грамма работы станка. Расположение и коли- чество отверстии зависят от записанных па ленте чисел. Запись программы — непро- стое дело. Сначала ее надо вычислить. Лепта имеет только две «цифры»: замыкание и размы- кание. Поэтому здесь применяется так назы- ваемая двоичная система счисления (см. т. 3, ст. «Электронные п счетные машины»). При этой системе можно «записывать» на ленте любые числа. Перфорированная лента непрерывно дви- жется через «читающий» прибор. Его электри- ческие контакты, когда подходит отверстие, замыкаются, а когда пет отверстия — раз- мыкаются. Получающиеся при замыкании элек- трические сигналы многократно усиливаются. Станок имеет сотни электронных ламп, рс ле, световых пскателей. Ведь для расчета програм- мы нужно счетно-решающее устройство, для расшифровки — тоже счетно-решающе» устрой- ство. Есть устройства, где программа запи- сывается на магнитной ленте. Сложная машина! Но работать на ней просто. И делает опа де- тали очень точно и быстро. Польза от станков с программным управле- нием неоценима. Прежде всего автомат пере- стает быть «консервативным». Он больше не «противится» прогрессу. При запуске в произ- водство новой машины не нужно ни заменять его, ни переделывать. Но это далеко не все его преимущества. На многих заводах выпускают одинаковые Детали. К атому должны подготовиться инжене- ры и техники, технологи и конструкторы. Наладить автоматы не просто. К тому же, пока идет наладка, станок простаивает и пользы от него никакой. При электронном программном управ пении ничего этого нет. На одном каком-нибудь заводе рассчитали программу, заготовили перфориро- ванные карточки, разослали по другим заводам (почтой, в конвертах), там вложили их в кас- сеты и включили станки. -Этим подготовка и ограничилась. И форма станков тоже измепяется. Сейчас Станки высокие. Это плохо: чем выше станок, Рис 16 Зубофрезериый автомат. тем меньше в нем жесткости, оп вибрирует, и точность обработки страдает. Ниже его сде- лать нельзя— рабочему будет неудобно. Чтобы точность обработки нс страдала, станину станка приходится делать массивной, тяжелой и тра- тить много металла. При электронном программном управлении станок можно сделать очень низким. Вибри- ровать он нс б>дет. А металла будет сэконом- лено много. Сганкп с программным управ- лением — новая ступень автоматизации. Однако создание автомата, даже самого совершенного, еще не полностью решает проб- лему производительности. Ведь при выпуске какого-либо изделия нас не интересует, сколько деталей этого изделия производит какой-либо отдельный автомат. Важно, сколько готовых изделий выпускает завод. Рис. 17. Токарный многошпинделъный автомат. 95
ПАШИНА —ОСНОВА соврем: НиОЯТЕХППКи Вспомним рассуждение о производительно- сти отдельного станка. Гам мы убедились, что весь эффект его хорошей работы может быть сведен на нет холостыми ходами. Потребовалась их автоматизация. Это рассуждение можно распространить на весь цех. Ведь хорошая работа отдельных автоматов может быть сведена на нет, если деталь будет медленно перемещаться от станка к станку, подолгу лежать около каждого в ожи- дании обработки и т. д. Следовательно, необхо- димо автоматизировать и эти работы. Так появились станочные автоматические линии (см. цп. рис., стр. 144). Станки выстраиваются в один или несколько рядов на линии. Между ними коридор — путь детали. Вот человек у пульта управления нажал кнопку. Деталь чуть-чуть дернулась и двинулась к первой рабочем позиции. Здесь ее мгновенно зажали намертво. Справа и слева— многошппндельные станки. Десятки их шпинде- лей одновременно заработали - сперва быстро, потом медленнее — и сразу поползла стружка: началась обработка. Но вот шпиндели начали отходить, и деталь двинулась дальше. Вторая позиция — и снова заработали десятки шпинде- лей справа, слева, сверху, снизу. Так деталь движется сквозь строй станков. Сверлильные, расточные, резьбонарезные, фрезерные ставки обрабатывают ее. На экране пульта управления вспыхивают и гаснут лампочки. Зажглась верхняя - вклю- чились головки с инструментом; погасла — головки выключились. Погасла следующая— отключились зажимы. Зажглась новая — де- таль двинулась в путь. Размеренно и непрерыв- но идет работа. Вспыхивают и гаснут лампочки. Одна за другой сходят новые детали. Как будто все предусмотрено конструкто- ром. Инструмент не включится в работу, если детали не зажаты. Зажимы не включатся, пока не приостановитси движение детали. Движение не начнется, пока не отойдут все инструменты и зажимы. Полтысячи различных электроап- паратов — выключателей, реле времени, про- межуточных реле и других (см ст. «Автомати- ка»)— действуют слаженно, строго подчиняясь замыслу человека. Ни аварий, ни простоев быть не должно. Учтен и износ инструмента. Например, в авто- матических линиях с шлифовальными станками шлифовальный круг автоматически подается вперед по мере его износа. Но все же бывает, что вдруг линия замирает. Молчат все лампочки, а на снетопом экране тревожно мигает цифра «5». Авария на пятой позиция! Оператор у пульта управления мгно- венно вызывает наладчика. Сломано сверло! Его быстро заменяют, и снова лампочки повели свой «разговор». Почему только что сломалось сверло? Ока- зывается, в обрабатываемой детали было мель- чайшее твердое включение — и вот авария, линия простаивает. Случай как будто пустя- ковый. Но если каждый станок будет простаи- вать за смену хотя бы1% рабочего времени, то прекрасно построенная линия из 100 станков, где все предусмотрено, будет бездействовать все 100оо рабочего времени. И здесь на помощь конструкторам пришли ученые. Они установили, что, во-первых, не следует неограниченно увеличивать число стан- ков в линии; во-вторых, линию нужно разделить на участки и каждый из ппх должен продол- жать работу при аварии на соседнем участке; в-третьих, на каждом участке должен быть опре- деленный запас деталей. В результате совместного труда ученых и инженеров советские автоматические линии ра- ботают безупречно. Они в несколько раз со- кращают потребность в рабочих, в станках, в заводских площадях, повышают производи- тельность труда. Они все больше и больше освобождают человека от тяжелого физического труда. Вот почему в семилетном плане развития народного хозяйства на 1959 1965 гг. такое огромное внимание уделяется комплексной автоматизации производства. ВЕЛИКИЙ ТРЬ'КЕНИИ За всю историю человечества было извлечено из земных недр около 20 млрд. Т железа, причем большая часть этого количества приходится па последнее столетие Алмазов за век человеческую историю было доб то всего около 100 Т. Ничтожное количество ио сравнению с добытым железом! Но специалисты утверждают, что без помощи этих алмазов никогда бы не удалось переработать — обточить, отга. шфо вать, просверлить самые цепные для нас стальные пзделия: прп обработке очень твердом детали из сверхтвердого сплава резец -атупптся через 2 часа, а алмаз- ный резец выдержит примерно 8 тыс. час. работы. Вот почему такое большое значение для народного хозяйства имеет открытие в Якутпп залежей алмазов.
КАК СИЛРННЛЮТ МЕТАЛЛ КАК СВАРИВАЮТ МЕТАЛЛ Г’варивать нет >лл люди научились тысячи лет назад. Но прежде это была долгая п трудная работа. В горне добела раскаляли концы кусков металла. Затем быстро извлекали их пз пламени, накладывали друг на друга на наковальне и изо всех сил били по месту сварки молотами. 1 ак сваривали оружие, различные инструменты п простейшие орудия, необходи- мые для обработки земли. Но не псе металли- ческие детали можно было соединить сваркой. II тогда стали применять заклепки. В металлических кораблях, мостах и дру- гих сооружениях стальные листы, балки и дру- гие детали соединяли в одно целое десятками тысяч заклепок. Для прочности листы на- кладывали одпн на другой п скрепляли двой- ными, а то и тройными заклепочными швами. Это очень утяжеляло конструкцию и в то же время ослабляло ее. Так было до появления электросварки. Сварку' с помощью электрического тока изобрели независимо друг от друга русские инженеры Н. Н. Бенардос п Н. Г. Славянов. Это изобретение стало возможным после того, как русский ученый В. В. Петров открыл яв- ление электрической дуги. Со времени изобретения электросварки Н. Г. Славяновым прошло больше полувека. Вначале к ней относились с недоверием, пола- гая, что шов обязательно получается «горе- лым», ненадежным. Фантазией считалась даже мысль, что с помощью электросварки можно накрепко соединять крупные детали машин, страт ь мосты и корабли. Еще в 1930 г. все корабли делали на заклепках, а электросваркой разрешалось соединять только небольшие вто- ростепенные детали. Теперь электросварка применяется повсюду: при постройке плотпн, мостов, морских п реч- ных судов, в производстве тракторов, авто- мобилей и т. д. Посмотрим сначала, как производят электро- сварку вручную. Электросварщику нужно со- единить в стык два стальных листа. Для этого их кромке обработали так, что, когда листы составили, между ними получилась канавка, которую и нужно заполнить расплавленным ме- таллом (рпс. 1). Сваривать детали током обычного напря- жения — 220 пли 127 в — нельзя. Предвари- тельно напряжение нужно понизить до 60 80 в. Для этого служит передвижной трансфор- матор, от которого к рабочему месту идут два толстых изолированных провода. Один провод подключают к детали, а к концу второго при- соединена металлическая вилка с рукояткой — э л е к т р о д о д е р ж а т с л ь (рпс. 2). Сварщик берет покрытый слоем обмазки стальной пруток — электрод — и встав- ляет его в развилок держателя. Затем левой рукой опускает подвижную часть своего необыч- ного головного убора — широкий щиток, за- крывающий все лицо. На уровне глаз в щитке сделан прорез, закрытый темным стеклом. Электросварщик следит за плавкой электрода только через это темное стекло. Иначе можно потерять зрение или испортить его. Потом он приближает электрод к канавке между листами, Мгновенно вспыхивает осле- пительная звездочка — электрическая дуга. Сварщик держит электрод на расстоянии не- скольких миллиметров от детали, иначе дуга по- гаснет. Вее жарком пламени электрод плавится, и капли стали, стекая с него, заполняют канавку. Листы соединяются прочным швом. Когда в вилке электрододержателя остается совсем короткий кусочек прутка, сварщик поднимает электрод. Как только дуга гаснет, он откидывает наверх щпток, выбрасывает остаток электрода и вставляет в вилку новый. Рис. 1. Некоторые виды соединений с помощью электросварки. □ 7 Детская энциклопедия, т. 5 97
МЛШИПА — ОСНОВА СОВРЕМЕННОЙ ТЕХНИКИ Рис. 2. С помощью этого оборудования можно вручную сваривать различные детали. Рис'З. Такой свароч ный автомат-трак тор применяют при постройке кораблей. Чтобы расплавленный при сварке металл не окислялся, а полезные присадки (добавки) к стали не выгорали, применяют флюс ы— хлористый цинк, канифоль, буру и т. п. Это составы, температура плавления которых ниже температуры плавления сварочных электродов. При ручной сварке электроды обмазывают такими составами. Расплавляясь, онп покры- вают свариваемое место слоем жидкого шлака, изолируют его от воздуха, обеспечивают нужный состав и свойства металла и хороший, ровный, без трещин шов. Конструкторы давно уже задумывались над тем, чтобы механизировать труд сварщпка. Опп создали немало сварочных автоматов. Но эти автоматы применяются только там, где есть повторяющиеся одинаковые операции плп идет неизменная, однообразная работа. Напри- мер, при постройке крупных кораблей свари- вают автоматами швы обшивки. Ведь длина этих швов составляет десятки километров. А нео- динаковые детали по-прежнему сваривают руч- ным способом. У нас созданы так называемые сварочные тракторы. Такой трактор сам движется вдоль шва и надежно сваривает его. Вместо отдельных коротких электродов трактор заря- жают целым мотком электродной проволоки. А в специальный ящик — бункер, кончающий- ся внизу небольшим отверстием, насыпают флюс. Он все время сыплется на место сварки п пре- дохраняет расплавленный металл от окисления. Рабочему надо только я самом начале отрегули- ровать этот автомат и пустить его по рель- сам над свариваемыми листами (рис. 3). Таким же автоматом можно приваривать к днищу корабля и к бортам стальные ребра— шпангоуты. Днище при этом, конечно, не дви- гают. После приварки каждого шпангоута пе- ремещается вместе со своими рельсами сам трактор. Автоматические сварочные аппараты рабо- тают на многих предприятиях. Они сваривают огромные трубы, свернутые пз стального листа (рпс. 4), железнодорожные вагоны, цистерны и шассп автомобилей. Есть автоматы, которые из заготовленных стальных полос сваривают ги- гантские балки для мостов и заводских зданий. Но не всег (а детали сваривают с помощью электрола. 'Гонкие метал шческие «исты не выдерживают такой сварки и прогорают. Для пх соединения применяют так называс мую т о- ч с ч п у ю электросварку. Края листов накла- дывают один на другой. После этого специаль- ный аппарат сжимает их в одном месте дву мя ме 98
КАК СПАРИВАЮТ МЕТАЛЛ Рис. 4. Этим автоматом сваривают громадные стальные трубы и ци- линдры. таллпческимп «клыка- ми», через которые про- пускается электриче- ский ток, В точке, ока- заишейся между «клы- ками», лпсты нагрева- ются и мгпоиепно прн- парипаются друг к дру- гу. Автомат тут же сам выключает ток, немного передвигается вдоль шва, п «клыки» сжима- ются снова. Получается достаточно прочный шоп, состоящий пз мно- жества ВЫТЯНУВШИХСЯ в ряд спаренных точек. Можно подобным спо- собом получить пег юш- ноп шов, если вместо «клыков» взять прочный ролик, в который подается ток. Привод сва- рочного аппарата сам дппгает ролик вдоль на- меченной линии. Так сваривают даже тонкую жесть. Электросваркой соединяют детали не только пз стали и чугуна, но и из цветных металлов. Очень хорошо сваривается алюминий. Элек- троды для этого берут тоже алюминиевые, с защитной обмазкой пз хлористого лития. В СССР давно уже созданы автоматы для сварки изделий пз этого металла. Медь плохо сваривается с помощью электри- ческой дуги или точечными аппаратами. По- этому ее сваривают другими способами, о ко- торых мы еще расскажем. С помощью электросварки не только соеди- няют отдельные дета ли, но и восстанавливают изношенные. Очень дорого стоят ковши экска- ваторов и плавучих землечерпательных машин. Изнашиваются они неравномерно: ковш еще цел, а кромка, которая все время врезается п грунт, «съедена» почти целиком. Для работы ковш уже не годится, нужно восстанопить его мощную «челюсть». На помощь приходят электросварщики. Они быстро наплавляют на износившуюся кромку новый слой прочного металла. Затем этот слой обрабатывают снаружи абразивными кругами, и ковш снова может вгрызаться в грунт. Мы рассказали о методе электросварки Сла- вянова и о точечной сварке. Но не забыт и способ Бенардоса, при котором пользуются пе металлическим, а угольным электродом. Имен- но этим способом уда< тел успешно сваривать медь и се сплавы. Кроме того, угольным элек- тродом можно сваривать и топкие листы. Пробопалп с помощью электрической дуги резать металл. Но времени тратится слишком много, а кромки разреза очень грубы. К тому же очень толстый металл электрической ду- гой и пе разрежешь. Здесьпужпы какие-то дру- гие способы, более производительные, даю- щие ровную линию разреза. Вот какой случай произошел в конце Вели- кой Отечестве иной войны. Отступая па запад, гитлеровцы взорвали громадный железнодо- рожный мост. Взрыв прпчинпл страшные раз- рушения. Гигантские стальные балки сплелись в чудовищные узлы, которые пе удалось бы распутать и сказочному богатырю. Но мост необходимо было срочно восстано- вить- здесь был один из главных путей на за- пад. Для этого прежде всего надо было убрать сотни тонн исковерканных взрывом балок. Утром к мосту на двух грузовиках приеха- ли двенадцать девушек. Они выгрузили не- сколько легких аппаратов, мотки черных резиновых шлангов и десятка два небольших железных бочек. Вытащив пз бочек неказистые серые камешки, они положили пх в аппараты, палили туда же воды и соединили аппараты шлангами с длинными стальными баллонами. Одна пз девушек, потянув за собой два тонких черных шланга, пробра- лась вперед к скручен- ной штопором толстой балке. Она поднесла к балке короткую бронзо- вую трубку с изогну- тым носиком и двумя краниками. Раздался резкий щелчок, и пз бронзо- вого носика выметнулся топкий язычок голубо- ватого прозрачного пла- мени. Он лизнул балку, вонзился в ее толщу и вдруг брызнул с другой стороны снопом золоти- стых искр. Девушка по- вела свой прибор попе- рек балки, оставляя в пей сквозной прорез. Прошло пе более ми- нуты. Балка качнулась, обвисла п рухнула в реку . А рядом уже за- жгли свои «огненные по- Рис. 5. Так сваривают металлы автогенной го- релкой. в которую пода- ют ацетилен и кислород Наверху, в круге, вид сварного шва. 99
МЛШППЛ — ОСПОВЛ СОВРЕМЕННОЙ ТЕХНИКИ жп» другие девушки. Многотонные куски мос- та, вздымая фонтаны брызг, одни за другим рушились в реку. Под крошечными голубова- тыми язычками пламени прочная сталь ста- новилась мягче сливочного масла. К вечеру бригада газорезчпц срезала последние остатки поврежденной части моста. Затем на баржах привезли новый пролет моста, изготовленный целиком па заводе. Его подняли па гранитные опоры,и возрожденный стальной красавец мост принял на себя первый поезд. Как же серый щебень, смоченный подои, родил удивительное голубое пламя? Серый щебень— карбид кальция. Это не обычный камень, а соединение углерода с каль- цием, соединение очень нестойкое. Едва вы положите кусочек карбида кальция в воду, как из него начнут бурно выделяться пузырьки про- зрачного газа — ацетилена. Он получился из углерода, содержавшегося в карбиде, п водоро- да воды. А на дно сосуда оседает белый поро- шок. Это кальции, забрав из воды кислород, превратился в обычную известь. Среди горючих газов ацетилен не имеет себе равных потеплопроизводитсльностп. При сгора- нии в струе кислорода он дает необычайно горя- чее пламя. В горелках с повы- шенным давлением температура его пламени достигает 45и0 . Специальной ацетиленовой горелкой можно резать даже броневые плиты линкоров тол- щиной в 30—40 см и более. В такую горелку — резак — по одной трубке подастся ки- слород, а по другой — ацетилен. Вначале сильным пламенем ра- зогревают металл, а затем на пего на правляют струю кислоро- да, уменьшив подачу ацети- лена. И раскаленная сталь на- чинает плавиться и гореть, энер- гично соединяясь с кислородом. Резка металла таким способом называется автогенной. Еслп приходится вырезать пз лпстовой стали много оди- наковых деталей, то применя- ют автоматы. В них горелка движется с большой точностью по заданному контуру. Нужно изменить форму деталей — в ав- томат вставляют другой шаблон. Для резки не очень толстых листов можно вместо ацети- Рис. 6. Глубоко под водой со- единяют электросваркой опоры нефтяных вышек, эстакад, трубы для нефти и гага и другие дета- ли. Так же заваривают и про- боины в днище кораблей. лена использовать обычный бензин. Но в этом случае резка идет медленнее, температура не- достаточно высока. Па всех больших заводах есть автогенные цехи илп участки. Там не только режут, ио п сваривают металл. Мы знаем уже, что электрическая дуга плохо сваривает мед- ные детали. Здесь то п выручает автоген. Он дает возможность сваривать даже тонкие мед- ные трубки, которые применяют во многих сложных аппаратах. Чаще всего старают- ся сваривать с помощью металла более легко- плавкого, чем соединяемые детали, чтобы их не повредить. Из такого металла Делают про- волоку пли прутки, конец которых во время сварки вводят в пламя ацетиленовой горелки (рпс. 5). Большое значение имеет газовая сварка при ремонте чугунных деталей и при соединении топких стальных листов. Ацетиленовым пламе- нем также напаивают на токарные и другие рез- цы, сделанные пз обычпойстали, тонкие пластин- ки твердых сплавов, необходимые для скорост- ного резания. Электрическая п газовая резка приме- няются на поверхности землп. Но бывает, что необходимо сваривать и резать металлы под водой, на- пример прп постройке мостов и других сооружений, имеющих подводные опоры, при ремонте п подъеме судов. Как же по- ступают в подобных случаях? Оказывается, для этой рабо- ты нужно почтп такое же обо- рудование, как для сварки п резки на воздухе. Электриче- ская дуга легко загорается под водой даже па большой глуби- не. Дело в том, что прп пер- вой же вспышке дугп вокруг нее под действием высокой тем- пературы мгновенно образует- ся газовый пузырь, наполнен- ный водородом, выделившимся прп разложении воды. При под- водной сварке применяют элек- троды, обмазанные водонепро- ницаемым составом, чтобы ве было ливших потерь элсктро- энергпп. Газовое пламя тоже не гаснет под подои п горит в образ} ющемся пз окружающей воды газовом пузыре. В последнее время все шире 100
НОНЕПК h!E МЕТОДЫ ОЕР ЛЕОТИ II применяют два новых необычных вида сварки — с помощью быстрого трепня п холодную При первом способе п токарном станке укрепляют две детали п сильно их сжимаю». Одну деталь быстро вращают, а другая остается неподвижной. Место, которым детали каса- ются друг друга, от сильного трении так рас- каляется, что детали тут же свариваются на- крепко. Станок при этом автоматически оста- навливается. При втором способе вначале происходит небольшое трение поверхностен, а потом следует очень сильное давление. В ре- зультате атомы обеих поверхностей так сильно сближаются между собой, как и в сплошном металле. Поверхности соединяются, словно их сплавили вместе. Этим способом можно сва- ривать медь, никель, олово, свинец н алюми- ний. Можно также сваривать один с другим н разные металлы, причем в промежуточном тонком слое получается как бы силан этих ме- таллов. Молекулы меди, например, «протис- киваются» между молекулами алюминия, и наоборот. Холодным способом можно сваривать и сталь, по это труднее. Эти способы все же пе могут соперничать повсюду с электрическим п газовым способа- ми. Электрическая и газовая сварка и резка применяются все шире. И, возможно, в недале- ком будущем даже крупные межпланетные станцип-спутипки будут собираться па огром- ной высоте пз доставленных с Земли частей с помощью электрическом пли газовой сварки. НОВЕЙШИЕ МЕТОДЫ ОБРАБОТКИ УЛЬТРАЗВУК РАБОТАЕТ ультразвук — это механпческпе упругие коле- бания среды с такой частотой, которая лежит выше верхнего порога слышимости человече- ского уха. Таким порогом считают 20 тыс. гц. В технике сейчас применяют ультразвуки с частотой колебаний до 5 6 млн. гц. А в лабо- раторных условиях получены частоты колеба- ний ультразвуков до 1 млрд. гц. Для технического применения ультразву- ков важны три их основные особенности. Во-первых, большая проникающая спо- собность в твердых телах, особенно кристал- лических, а значит, п в металлах. При темпе- ратуре 15 скорость распространения ультра- звуков в воздухе составляет около 331 м сек, в жидкостях — около 1500 м.'сек, а в метал- лах 5—6 тыс. м/сек. Во-вторых, пх способность отражаться от границы раздела двух веществ (япленпе эхо). Это важнейшее свойство ультразвуков. При пере- ходе из одной среды в другую они преломляются по законам акустики, что позволяет применять для ппх обычные акустические линзы. В-третьп.х, большая удельная мощность, т. е. мощность, приходящаяся па единицу поп ;рх носгп. Наиболее сильный звук, слышимый че- ловеком и уже болезн< нннй для его уха, определяется j дельной мощностью г 0,01 вш см-. Ультразвуки, применяемые в технике, харак- теризуются у р-лыюй мощностью до 500e/и см 2. Первые две особенности ультразвуков де- лают пх ценнейшим средством для дефекто- скопии (см. ст. «Что такое дефектоскопия»). Ультразвуки позволяют заглянуть далеков глубь металла. Многие слышали об ультразвуко- вом микроскопе. Он значительно увеличивает и позволяет рассматривать предметы, скрытые под толстым слоем непрозрачного вещества (см. т. 3, ст. «Звук и ультразвук»). Ультра- звуковой контроль широко применяется в металлургии, машиностроении п в других отрас- лях техники. Ни применение ультразвука не ограничива- ется дефектоскопией. Зная скорость его распро- странения п поглощения в теле, можно судпть о плотности, вязкости, упругости и других важных показателях металлов, пластических масс, каучука, стекла и т. п. Ультразвуком контролируют жидкие тела: определяют их концентрацию, ход реакций, на- ходят посторонние примеси II потому его сей- час применяют в химической, лакокрасочной, фармацевтической, пищевой, нефтеперерабаты- вающей промыш тонкости. Третью важную особенность ультразвука — его большую удельную мощность — исполь- зуют для различных способов воздействия на материал. Гипс, графит, медь, серебро измель- чаются ультразвуком. Его используют для свер- ления вольфрама, молибдена, керамики, стек- ла и других твердых материалов (рис. 1), для мойки п обезжиривания деталей в машпнострое- 101
МЛИ1НПЛ - ОСНОВА СОВРЕМЕННОЙ ТЕХНИКИ Рис. 1. Ультразвуковой сверлильный станок. нип, для удаления окисной пленки при пая- или. Смешать обычно не смешивающиеся ве- щества — например поду с бензином, с ртутью, с маслом — и получить эмульсию тоже можно с помощью ультразвука. Ультра- звуком очищают паровые котлы от накипи, ускоряют дубление кожи, красят ткани, пасте- ризуют молоко, стирают белье, сверлят зубы при лечении и т. д. Рис. 2. Так работает Впервые ультразвук стали применять в военной технике во время империалистиче- ской войны 1914- 1918 гг. В Англии и Фран- ции напряэ енно искали эффективные средства борьбы с немецкими подводными лодками, ‘lor- да знаменитый франц'1icKirii физик Г1. Лаи- жевен предложил применить ультразвук для гидролокации. Под водой посылали ультра- звуковой сигнал. Если па его пути попадался предмет с отличной от воды плотностью, то звук отражался и возвращался как эхо к свое- му источнику. Зная скорость распространения звука в воде и врсмн прохождения его до об- наруженного предмета и обратно, нетрудно определить расстояние до предмета (рис. 2). Гидролокаторы и сейчас широко применяют п морском деле. О применении ультразвука в различных областях техники можно рас- сказывать еще много. Как же получают ультразвуки? Если необ- ходимо возбудить ультразвуковые колебания в воздухе или в газах, то обычно применяют ме- ханический способ. Для излучения ультра- звука в жидкости чаще всего служит магнито- стрикционный способ. Если Же необходимо воз- будить ультразвуковые колебания в твердых телах, то для этого наиболее подходит пьезо- электрический способ. К механическим способам относятся свист- кп, сирены п т. д. Устройство пх известно всем. Но не все знают об интенсивности звука в них. Оказывается, кусочек металла, внесенный в звуковое поле сирены, нагревается докрасна за минуту; частота колебании в механических излучателях достигает 500 кгц. Магнитострикция (от греческого слова «маг- нетис» п латинского слова «ctphktjc» — сжа- тый, натянутый) означает изменение формы а размеров тела прп намагничивании. Если к намагниченному стержню подвсс.п переменный электрический ток, то стержень начнет виб- рировать (рис. 3). Изменяя подводимое напряжение, изме- няют и частоту колебаний стержня. Так по- лучают колебания ультразвуковой частоты. Для этого не обязательно брать стержень. Можно применить и трубу, а еще лучше — па- кет пз тонких пластин. В 1880 г. французский ученый Пьер Кюри, впослсдствпп прославившийся работами по ра- диоактивности, вместе со своим братом Полем Жаном Кюри открыл пьезоэлектрические яв- ления («пьезо» по-гречески — давлю). Они установили, что если некоторые кристаллы (на- пример, кварца, турмалина) подвергать сжатию 1Л2
ПОВГНШПЕ МЕТОДЫ ОБРАБОТКИ плп растяжению, то па их гранях появляются электрические заряды (рпс. 4). Ныне известно более 1200 таких кристаллов. Оказалось, что пьезоэлектрический эффект обратим, т. е. такие кристаллы, помещенные в электрическое поле, будут сжиматься и рас- тягиваться с частотой, соответствующей час- тоте смены знаков электрических зарядов. Та- ким образом, пьезокристаллы становятся из- лучателями ультразвуков. Чтобы пьезокристаллы излучали ультра- звук, из них под определенным углом к их оси вырезают пластинку. Кварцевая пластинка, например, на частоте колебаний в 1 шли. гц дает звук такой мощ- ности, что человек немедленно оглох бы, еслп бы смог его услышать. Несколько лет назад советский ученый Б. М. Вул обнаружил, что титанат бария облада- ет высокими пьезоэлектрическими свойствами. Для получения ультразвука той же мощности, что и на кварцевой пластинке, к пластинке ти- таната бария можно приложить в 10 раз мень- шее электрическое напряжение. Применение этих кристаллов теперь быстро растет. Пьезоэлектрические пластинки применяют и в качестве генераторов и в качестве приемников ультразвука. Они составляют основу ультра- звуковой техники. ЭЛЕКТРОЭРОЗИОННАЯ ОБРАБОТКА «Эрозия» — латинское слово, означающее «разъедание», полное или час гичное разруше- ние металлов. Электроэрозпонная обработка — это способ обработки металлов, основанный на разрушении их поверхности электрическим током. К малому участку заготовки (площадью от долей 1 лмг до 2—3 ли:2) подводится элект- рический ток в виде кратковременных разря- дов. При этом развиваются высокие темпера- туры. Металл на этих небольших участках Рис. 3. Если к намагниченному стержню подеести переменный ток., то стержень начнет вибрировать. расплавляется (образуются «ванночки»). Часть его испаряется, а часть удаляют, причем в разных способах электроэрозионной обработки по-разному: либо электродинамическими сила- ми, возникающими прп разряде, либо механи- ческим путем (движением электродов). Таким образом можно производить различную обра- ботку металлов — отрезку, сверление, заточку инструмента и др. На интенсивность электроэрозионной об- работки прежде всего влияют теплопровод- ность, температура плавления, удельное элек- тросопротивление электродов и величины, ха- рактеризующие электрический разряд. В этом Растяжение Сжатие От генератора переменного .НАПРЯЖЕНИЯ Рис. 4. Кристаллы могут служить источником ультразвуков, если их поместить в переменное элект- рическое поле. -I-+-I-+-I-+++ г Деформация : J НАЯ ДЕЙСТВИЕМ ПЕРЕМЕННОГО ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО । । । । _|_। । । НАПРЯЖЕНИЯ 103
МАШПНА — ОСНОВА СОВРЕМЕННОЙ ТЕХНИКИ перечне Нет механических качеств обрабаты- ваемого металла. Дело в том, что твердость металла, например, мало влияет ва интенсивность процесса, и при электроэрозпонной обработке Не очень сущест- венно, что обрабатывается — мягкая сталь пли сверхтпердый сплав. А при других впдах обработки это важно, так как производительность резанпя металла зиачптельно зависит от его твердости. Некоторые твердые сплавы вообще невозможно обработать резанием. Техника же требует все более и более твердых материалов. Поэтому п было созданы способы электроэрозиопной обработки. Родина пх — Советский Союз. Первый способ был создан в 1943 г. п на- зван электроискровым. Авторы его — супруги Б. Р. и II. И. Лазаренко. Другие способы — анодно-механический, электроимпульсный. электроконтактный. Физи- ческие основы всех их одинаковы разрушение поверхности металла электрическим током. Раз- личаются они между собой, в основном, электри- ческой схемой и назначением. При всех способах алектрозрозпонная об- работка выполняется на станках (рпс. 5). По назначению их разделяют па отрезные, заточ- ные, шлифовальные, копировальные, комбини- рованные. Все они имеют генератор импульсов тока, автоматическую подачу электродов, спето- му отсоса газов п паров. Некоторые системы требуют помещения заготовки п электроин- струмента в диэлектрическую жидкость. В этих случаях станок имеет еще систему снабжения рабочей жидкостью (рис. 6). Электроэрозпонный метод обладает ещеодним интересным свойством: прп работе форма элек- трода-инструмента копируется и заготовке. Это объясняется тем, что разряд возникает между наиболее близкими точками электродов. По- этому электроэрозионную обработку применяют там, где нужно обрабатывать сложные по фор- ме детали: внутренние полости кузнечных штам- пов пли постоянных металлических литейных форм (кокилей), тонкие и глубокие щелп п т. д. И еще одним важным свойством обладает электроэрозионная обработка. Разряды элек- трического тока производят как бы тепловую закалку металла п делают его поверхность бо- лее прочной. Это позволяет применять се для упрочнения металлов. Рис. 6. В некоторых случаях заготовку и электрона- струмент помещают в дизлек/прическу ю жидкость. Здесь дана схема электроимпулъсного прошивочно-копи- ровального станка.
ЗАЩИТА МЕТАЛЛА ЗАЩИТА МЕТАЛЛА Детали сои ременных манит работают в тяже- лых условиях. Ган, при вращении турбины со скоростью в несколько тысяч обороток в минуту развиваются центробежные силы в десятки тонн. Лопатка газовой турбины наи- более быстроходной средн других — выдержи- вает растяжение центробежной силон, кото- рая превосходит ее вес в десятки тысяч раз. Кроме того, лопатка обтекается струей газа, нагретого до 850—900" и движущегося со ско- ростью согни метров в секунду — быстрее реак- тивного самолета. Рабочие органы землеройных, сельскохо- зяйственных, горнопроходческих машин под- вергаются усиленному трению и износу. Проч- ность и стойкость требуются инструментам для обработки металлов, валам двигателей и стан- ков, деталям прессов, металлургического обо- рудования и другим машинам. Тренпеи износ— главные пх враги. Всего лишь па один килограмм отличается вес новой грузовой автомашины от совершенно негодной, изношенной. Казалось бы, невелика разница, но какую огромную играет она роль! Еслп вспомнить, сколько машин работает па полях, в шахтах, на заводах, железных дорогах, сколько автомобилей имеется во всей стране п сколько для этой машинной армии надо запас- ных частей сколько сил и средств отнимает ремонт, станет понятным, почему с трением и износом ведут упорную борьбу. Для уменьшения трения во вращающихся частях машин применяют подшипники. Тру- щиеся детали разделяют слоем смазки, кото- рая уменьшает трепне. Но прочность металла здесь имеет тоже очень важное значение. Ее повышают различными видами тепловой об- работки, при которой пзмененпе температуры ведет к изменению свойств материала. Изготовляя детали машин, стремятся уве- личить прочность их поверхности, защитить от преждевременного разрушения. Для этого Применяется целый ряд способов упрочнения поверхности металлов. Чтобы сгладить поверхность, уплотнить ее, деталь обкатывают роликами. При этом тре- щины, углубления, всевозможные неровности, оставшиеся от предыдущей обработки резцом, выравниваются. Это можно увидеть, проверив качество поверхности детали после обкатки специальным прибором иглой, которая, ощупывая профиль поверхности, вычертит поч- ти ровную линию. Увеличивается и твердость металла, он лучше будет сопротивляться износу. Обкатка вагонной оси увеличивает срок се службы в 20 раз. Такой обработке под- вергают детали цилиндрической формы и от- верстия. Иногда вместо обкатки отверстий применяют продавливание сквозь них стальных шариков или другого инструмента. Широко используется п обдупка дета теп дробью. При ударах дробинок поверхность ме- талла уплотняется. 'Гонкий поверхностный слой приобретает большую прочность. Напри- мер, прочность обдутых дробью пружин возрас- тает почти вдвое. Срок службы коленчатого вала двигателя увеличивается в 9 раз. Дробинки изготовляют пз стали или из чу- гуна. Диаметр их — от нескольких долей до 2 мм. Поток дробпнок создают дробеструй- ным аппаратом с помощью сжатого воздуха или центробежной силы. Дробью обрабатывают де- тали любой формы. Вместо потока дробпнок можно наносить удары по поверхности стальными шариками. Их укрепляют во вращающейся обойме, и каж дый шарик, встречая деталь, ударяет по ней, а затем отскакивает обратно. При быстром вращении деталь может получить свыше ЮОтыс. ударов в секунду. Правда, применять этот способ можно только для обработки цилиндров и плоскостей. СКОЛЬКО ЛЕТ чКПВЕТо ЖЕЛ ЕЗО? I Странный вопрос: ведь железо неживое, как же можно говорить о сроке его жизни? Оказывается, можно! Само железо не «умирает». Но железные детали машин, стальные инструменты, стальные строительные конструкции, рельсы райо пли поздно выходят пз строя. Пх приходится заменять новыми. > Выяснилось, что в настоя- j щее время средний срок жизни железных изделии равен 35 годам. 11 это считается огромным дости- жением металлургов, так как в прошлые века железо «умирало» I' гораздо быстрее. В последние годы части машин начали изготов- лять пз титана. Исследования показали, что титан намного дол- говечнее железа: он «живет» сто Y и больше лет. 105
ИЛИ! И ПЛ ОСНОВ Л СОВРЕМЕННОЙ ТЕХНИКИ Прп упрочнении металлов на помощь не- редко приходит химия. Поверхностный слой на- сыщают углеродом и азотом, алюминием, хро- мом, кремнием, бором. Их молекулы про- никают в металл и образуют в нем твердые соединения, повышая прочность и износоустой- чивость, стойкость против окисления, нагрева, действия кислот. Чтобы насытить поверхностный слой нуж- ными химическими элементами, применяют раз- личные способы. Соединения этих элементов могут быть жидкими в растворах, в виде газов пли порошков, которые наносят па по- верхность металла. Наносят их и в расплав- ленном состоянии. Так, папрпмер, покрывают детали алюминием (рпс. 1). Насыщение требует обычно высокой температуры п длительной вы- держки. Прп насыщении углеродом и азотом стойкость режущих инструментов повышается вдвое-втрое. Часто приходится покрывать деталь другим металлом или сплавом. В экскаваторах, дро- билках, буровых инструментах, штампах, которым приходится выдерживать пстпранпе, удары, трение, твердосплавные покрытия поз- воляют повысить стойкость иногда в 10 раз. Это объясняется тем, что твердые сплавы хорошо сопротивляются износу. Слой в несколько миллиметров, прочно со- единенный с основным металлом п наплавлен- ным на него, образует надежную броню. При этом экономится дорогой металл, так как деталь можно изготовить из обычной стали и покрыть лишь тонким защитным слоем. Например, при- менение сменных хромированных гильз для ци- линдров автомобильных двигателей позволяет Рис. 1. Покрытие детали топким слоем алюминия. увеличить пробег автомашины «Победа» со 120 до 200 тыс. км. Очень сильно изнашиваются гильзы цилиндров и поршневые кольца двига- телей. Хромовые покрытия повышают их стой- кость п 15 раз. Хром наносят электролитиче- ским путем. Никелевые покрытия увеличивают стой- кость против износа и защищают от окисления режущие инструменты, шестерни, штампы, раз- личные детали насосов и других машин. Де- тали, защпщ< иные никелем, могут работать во влажном и теплом воздухе тропиков. Износо- стойкость увеличивается более чем в 10 раз. Никелирование производится без участия электрического тока. Деталь погружают в по- догретый раствор, содержащий соединения никеля. Никель осаждается из раствора, причем очень равномерно. Получается слой строго определенной толщины. Можно, например, отни- келировать лезвие бритвы, п режущая кромка останется ровной. Это позволяет покрывать де- тали сложной формы с внутренними полостя- ми и выемками. А еслп после покрытия слой подогреть, он станет более твердым. Детали, никелированные химическим способом, на- дежно работают прп высоких температурах. Можно п иначе защитить поверхность ме- талла — закалпть тонкий наружный слои, оставив сердцевину более мягкой. Тогда деталь будет хорошо переносить нагрузкп — не будет хрупкой, а твердый закаленный слой предо- хранит ее от износа. Но, чтобы закалпть ее с поверхности, нужно не дать теплу проникнуть глубоко в толщу металла. Поверхность часто нагревают пламенем. Де- таль вращают около Горелки, которая движет- ся вдоль детали; при этом металл насквозь про- греться нс успевает. Затем его охлаждают во- дой. Слой в несколько миллиметров после на- грева и охлаждения становится твердым. Широко применяется и другой способ закал- ки — с помощью токов высокой частоты (рис. 2). Еслп поместить металлическую деталь в переменное магнитное поле, то в ней появится ток, который распространит! я лишь по поверх- ности и нагреет ее. В несколько секунд поверх- ностный слой нагреется и после охлаждения закалится. Закалочное устройство имеет пндуктор — один пли несколько витков медной трубки. По нему проходит ток высокой частоты, возбуждающий переменное магнитное поле. Внутри индуктора и помещают деталь. Меняя частоту тока, можно изменять толщину за- каливаемого слоя от долей миллиметра до сав- 106
ЗАЩИТА МЕТА Л Л А Рис. 2. Закалка деталей токами высокой частоты. тпметра. Индукторы разных форм позволяют закаливать самые разнообразные изделпя — плоские, цилиндрические и т. п. Токами высокой частоты закаливают мно- жество деталей - от швейных игл, маленьких сверл и винтиков до больших коленчатых ва- лов и осей. Можно закаливать пе всю деталь, а только отдельные ее частп — зубья шесте- рен, шейки валов, концы рельсов. Закалка рельсов увеличивает срок их службы, что позво- ляет экономить миллионы тонн металла. Поверх- ностная закалка коленчатых валов тракторов увеличивает их стойкость к износу почти вдвое. Существуют закалочные установки-авто- маты, например для закалки шеек коленчатых валов автомобильных двигателей. Автомат может за сутки закалить 350 тыс. швейных пго- лок. Игла за время падения внутри индуктора успевает нагреться и сразу же попадает и охлаждающее масло. Весь процесс занимает 0,03 сек. Токи высокой частоты, помимо поверхност- ной закалки, применяют еще для упрочения деталей другим путем. При работе машины в частях ее возникают напряжения. Опп распре- деляются неравномерно: в то время как отдель- ные слои металла перегружены, другие, на- оборот, почти нс испытывают усилий. Поэтому деталь быстрее выходит из строя, перст руна н- ные участки сильнее изнашиваются. Нагревая местами деталь, можно вызвать в ней искус- ственно напряжения, противоположные тем, которыт* возникают в работающих частях ме- талла. Складываясь, оба напряжения в резуль- тате уменьшают общее усилие, действующее на деталь. .Электричество помогает упрочнять металл и другим способом — электроискровой обра- боткой. Деталь включается в цепь и служит электродом. Между ней н другим электродом, когда они сближаются, происходит электри- ческий разряд. Прп этом мельчайшие частички металла переносятся с электрода-инструмента на электрод-деталь, и поверхность детали по- степенно покрывается тончайшим слоем метал- ла. Таким путем можно насытить поверхност- ный слой и углеродом, если сделать электрод пз графита. Электрической искрой можно на- носить покрытия п из твердых сплавов. Стойкость к износу трущихся поверхностей после электроискрового упрочнения увеличи- вается в десяткп раз. Это происходит потому, что металл с поверхности насыщается части- цами твердых соединений, а высокая темпера- тура прп разряде (до 10000^) обеспечивает бы- струю закалку. Твердость упрочненного слоя получается втрое большей, чем у самой лучшей стали. Изношенные детали наплавляют металлом, который образует па ней твердым защитный слой. Для этого пользуются электрической дугой, возникающей между деталью п прово- локой-электродом. Расплавленные частички проволоки привариваются к детали, покрывая ее слоем металла. Защитным покрытием может служить не один только металл. Детали, которые должны выдерживать высокие температуры, покрывают- ся керамикой, со держащей окпелы алюминия, титана, магния, хрома, циркония п других ме- таллов. Так защищают от прогорания детали реактивных двигателей, турбинные лопатки, на- греватели электропечей, трубопроводы. Керами- ку наносят больше и частью распылением. Полу- чается очень твердым, стойкий против все- возможных хпмпчссьпх воздействий тонкпи слой, который прочно соединен с металлом. Металл часто прпходптсп предохранять от разъедания п ржавчйны коррозии (рпс. 3), особенно когда он работает по влажном воз- духе. в воде, соприкасается с вредно действую- щими на него газами п жидкостями. Ржавчи- на, пз-за которой погибает металл, приносит огромный ущерб. Подсчитано, что каждый год 107
МЛШИПЛ—ОСИОВЛ СОВРЕМЕПИОП ТЕХНИКИ она уносит треть всех выплавленных металлов н сплавов. Металл поэтому стремятся защи тить от непосредственного соприкосновения с влагой п воздухом. Все знают о никелиро- ванной, луженой, эмалированной посуде, оцинкованном железе крыш, о лаках и крас- ках, которыми покрывают металлические изделия. Часто на металл наносят защитную окяспую пленку. Тогда тонкий слой уже окислившегося металла предохраняет от дальнейшего разру- шения. Бывает, что металл защищают другим металлом — оловом, цинком, никелем, хромом, алюминием. Что касается алюминия, то он сам защищает себя: на его поверхности образуется на воздухе тонкий прочный слой окпелов. Сплавы делают нержавеющими, добавляя в них различные элементы, которые хорошо сопротивляются ржавлению. Например, если в сталь добавить немного хрома, никеля, вольфрама, молибдена, то она становится не только прочной, но и нс ржавеющей. Теперь применяют еще одно средство за- щиты — в тех случаях, когда нужно, напри мер, хранить детали долгое время на складе. Химики нашли составы, которые предохраняют металл от ржавчины ингибиторы. В пропитан ной таким составом бумаге можно хранить изделия, не опасаясь пх порчи. Трудно представить себе теперь, что было бы, если бы мы не могли упрочнять металл, защищать его от внешних воздействий. Про- падали бы миллионы тонн металла. Оказалось бы невозможным создание ряда современных машин — от реактивного самолета до уголь- ного комбайна, от ракеты, уносящей на орби- ту спутник Земли пли летящей к Луне, до авто- мобиля. Металл нужно не только получить, обработать, но и сделать прочным, чтобы про- длить /Кпзнь машин. КОНТРОЛЬНО-ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ ТЕХНИКА Существующая в мировой практике метри- ческая система мер и весов введена в 1872 г. С тех пор «царем» точности для измерения длин стал международный прототип (основной об- разец) метра. Его бережно хранят в «столице точности», в предместье Парижа — Севре, где помещается Международное бюро мер п весов. Место, в котором находится эталон метра, на- дежно ограждено от сотрясений и тепловых влияний. В каждой стране есть своп эталоны метра. Они тоже хранятся в таких условиях, что в\ 108
КОПТРО.1Ы1О ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ ТЕХНИКА размеры надолго остаются практически не- изменными. Понятно, что псе «нижестоящие» меры дол- жны проверяться по эталону. Но самые нич- тожные воздействии на эталон, если они будут повторяться часто, изменят его. Такие изме- нении довольно быстро исказили бы первона- чальную степень точности основной меры и нарушили бы всю строгость системы мер. Чтобы только изредка привлекать самый эталон к проверкам, изготовлены еще его ко- ппп. Их-то и проверяют по основному эталону. Но ведь п коппи не может быть много, слишком часто приходилось бы «беспокоить» основной эталон для проверки. Их все- го несколько, и степень их точ- ности также приходится очень п очень беречь. Поэтому суще- ствует еще одна группа об- разцовых мер — рабочие эталоны. Их сверяют с копиями, но не со всеми. Ко- пии в свою очередь делятся на две группы. Одна из нпх служит для проверки рабочих эталонов, а другая, особая, как бы пыжпдает своего часа. А этот час наступает тогда, ког- да почему-либо одну из дейст- вующих копий «заподозрили» в потере должной степени точ- ности. Тогда ее сравнивают с од- ной пз особой группы. Коппи, входящие в нее, называются лям и» эталона. Следующие по точности образцовые меры это меры первого разряда. Их проверяют по рабочим эталонам. Затем идут образцовые меры второго и третьего разрядов. Образцовые меры хранятся в научно-метрологических учреждениях страны. Эти меры образуют как бы лсстнпцу точности, спускающуюся от основного эталона до тех приборов, которые служат для измерений па предприятиях. Предстапптелп метра на заводе — завод- ские эталоны. Это пз мерительные плит к п, или концевые меры д л п - н ы (рис. 1). Две противоположные меритель- ные поверхности каждой плитки отшлифованы п притерты с высокой тщательностью. На плитке обозначено расстояние между мери- тельными плоскостями. Соединив несколько имеющихся в наборе плиток, можно в из- вестных пределах получить любой размер с точностью до 5 микрон. «с в идете- ИНСТРУМЕНТЫ ТОЧНОСТИ Самый старинный и простой измерительный инструмент — обыкновенная линейка со шка- лой, разбитой на миллиметровые деления. С ее помощью можно измерять предметы различных очертаний с точностью до 0,5 леи. В помощь лииейке пользуются еще крон- циркулем. Это — две ножки, связанные шарниром и установочным винтом. С его по- мощью свободные ножкп раздвигаются п охва- тывают своими прямыми плп загнутыми внутрь концами измеряемый внешний размер. А для измерения внутренних размеров Рис. 1. Наиболее распространен набор из 83 измерительных плиток. Сблизив мерительные плоскости плиток, начинают их притирать друг к другу. Для этого верхнюю пластину двигают поступательно по ниж- ней и одновременно вращают ее по плоскости скольжения в обе сторо- ны. В результате плитки соединяются настолько крепко, что образуют как бы одно целое. (отверстий различной формы) служит крон- циркуль -нутромер. Концы его свобод- ных ножек отогнуты наружу; при измерении пх вводят внутрь отвер- стия и раздвигают до легкого соприкоснове- ния отогнутых КОРЦОВ со стенками отверстия (рпс. 2). Существует измери- тельный инструмент, в котором линейка и крон- циркуль объединены. Это штангенцир- куль (рис. 3). Под- вижная губка его снача- ла лишь приближается к измеряемому изделию и закрепляется первым стопорным винтом. За- тем с помощью устано- вочного впита она окон- Рис. 2. Измерение с по- мощью кронциркуля и нутромера. 109
МАШИНА - ОСНОВА СОВРЕМЕННОЙ ТЕХНИКИ Рис 3-10 делений нониуса штангенциркуля равны. 9 деле- ниям основной шкалы. Нулевой штрих нониуса сдвинут на 0,1 мм. В результате другие штрихи тоже сдвинулись, но первый совместился с первым основной шкалы. Ведь каждое деление нониуса на 0,1 мм меньше деления на основной шкале. II пока нониус передвигается в преде- лах 1 мм, всегда совмещаются именно те штрихи обеих шкал, в порядковом номере которых содержится столько единиц, сколько «пройдено^ десятых ролей миллиметра. Несколько иначе происходит измерение штангенцир- кулем, когда нужно определить величину размера, боль- шего чем 1 мм. Но принцип измерения остается тот же. чатсльно подводится к поверхности изделия, и в этом изложения движок закрепляется вторым стопорным винтом. Тогда основная шкала па линейке п шкала нониуса показывают результат СТЕБЕЛЬ БАРАБАН Рис. 4. М пирометр и его школа. измерения с точностью уже не до 0,5, а до 0,1 мм. 10 делений нониуса здесь равны 9 де- лениям основной шкалы. Когда губки штангенциркуля сомкнуты, ле- вое нулевое деление шкалы нониуса совпадает с нулевым делением основной шкалы, а правое нулевое деление — с девятым основной шкалы. Еслп же сдвинуть подвижную губку, напри- мер, на 0,1 мм, поместив между губками про- волочку соответствующего диаметра, то деле- ния шкалы нониуса также сдвинутся. Но с однпм пз них с первым — произой- дет нечто важное: он совместится с первым делением основной шкалы. Это понятно,— ведь каждое деление понпуса на 0,1 мм меньше деления па основной шкале. И пока подвижная губка передвигается в пределах 1 мм, всегда совмещаются имен- но те штрихи обеих шкал нониуса, в порядко- вом номере которых содержится стол ько единиц, сколько «пройдено» десятых долей милли- ме гра. Какой бы диаметр ни измерялся штанген- циркулем, число десятых долей миллиметра в размере всегда определяется н о мере м штриха шкалы понпуса, совпадающим с каким- либо делением основной шкалы. Бывают штангенциркули и более точные. Существует еще одпн ручной измеритель- ный инструмент, более точный - м и к р о- м е т р (рпс. 4). На левом конце стальной скобы — вятка- с очень точно обработанной мерительной по- верхностью. Правый конец скобы переходит в цилиндрическую втулку стебель мик- рометра. Стебель служит гайкой для микро- метрического впнта, который и перемещается внутри нее. В микрометре гайка неподвижна, а впит вращается п перемещается по прямой лпнпи. Непарезная часть этого винта (в виде цилиндрического стержня) проходит сквозь сте- бель п может передвигаться по направлению к неподвижной пятке пли, наоборот, «уходить» от нее. Срез стержня — очень точно обрабо- танная мерительная поверхность. На другом конце впнта жестко скрепленная с нпм втул- ка; ее называют барабаном. Эта деталь вра- щается вместе с микрометрическим винтом. Один оборот впита передвигает меритель- ный стержень на длпну шага микрометриче- ской резьбы — на 0,5 мм. Всего на винте 50 вит- ков, т. е. мерптольная поверхность стержня может переместиться на 25 мм.. Поверхность стебля разделена продольной горизонтальной чертой, а по ее обеим сторонам 110
КОНТРОЛЬНО ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ ТЕХНИКА нанесены две шкалы. Одна пз них, основ- н а я, состоит из 25 делений ценой каждое в 1 лмг, другая — из 24 таких же делений, но ее штрихи см< щены относительно делений первой шкалы па 0,5 мм. Каждый штрих второй шка- лы разбивает па две половины каж (ос деление основной шкалы. За один оборот винта ctoj>- жень перемещается на длину шага — 0,5 мм, или на половпну деления основной шкалы. Первыйшгрпх — нуль; далее обозначен штрих каждого пятого деления; получается ряд цифр: 0-5—10—15—20. 50 делений окружности одного витка резь- бы нанесены в виде шкалы на скосе барабана. Каждый пз ее штрихов может быть совмещен с продольной линией на стебле микрометра. После этого поворот барабана на одно деление собственной шкалы передвинет стержень на 0,01 мм. Бывают случаи, когда микрометром нужно измерить деталь, размер которой больше 25 мм. 'Когда пользуются микрометрами с большим пределом измерения. Но во всех случаях остается только 50 вит- ков резьбы с шагом в 0,5 льм и стержень выдви- гается по направлению к пятке лишь па 25 мм. А к результату добавляется то число милли- метров, па какое величина предела измерения больше 25. Для измерения малых внутренних разме- ров служит ми к р о м с т р - п у т р о м е р. Скоба с пяткой п мерительным стержнем заме- нена в нем двумя раздвижными губками, ко- торые подводятся к противоположным участкам измеряемого отверстия. Прп этом губки уста- навливаются под прямым углом к срезу отвер- Pur 5 Так можно удлинить этот нутромер, егли надо измерить большое и точное отверстие или паз. стия и по его диаметру. Числа основной шкалы па его стебле расположены не в обычной, а в обратной последовательности. Существуют нутромеры для измерения очень больших отверстий. Устроены они по- другому. .Это — раздвижной стержень, свинчи- ваемый из нескольких микрометрических частей. Измерительные шкалы «читаются» так же, как и в обыкновенном микрометре (рпс. 5). Микрометр служит и для измерения глу- бины всякого рода отверстий. В таком инстру- менте тоже «работают» мерительные стержни точной стандартной длины. Ьго шкалы распо- ложены в обратном порядке, как и в микро- метре-нутромере. А как быть, когда необходимо проверить размеры большой партии каких-либо одина- ковых изделий, изготовленных с высокой сте- пенью точности? Тут возникают особые труд- ности. И раньше, чем рассказать, какие они и как пх преодолевают, необходимо познако- миться с новыми понятия мп. ЧТО ТАКОЕ ВЗАИМОЗАМЕНЯЕМОСТЬ И ДОПУСК Первые пушки стреляли ядрами, которые вначале обтесывали пз камня, а затем (в кон- це XV в.) стали отливать пз чугуна отдельные мастера-оружейники. Каждый из ппх придавал своей продукции те размеры, которые ем} лич- но казались лучшими. Ядра обтесывались плп отливались по внутреннему диаметру пушкп И почти никогда не случалось, чтобы ядра од- ной пушкп подходплп к дру гой. В связи с этим стали стремиться создать взаимозаменя- емые части пушек и ружей. Hj/кна была боль- шая работа поколений талантливых механиков, чтобы научиться создавать полностью взаимо- заменяемые деталп в огромных количествах. В нашей жпзнп деталей, которые могут за- менять друг друга, множество. В автомобиле износилась или почему-лпбо пришла в негод- ность какая-то деталь одного пз ходовых меха- низмов. Беда невелика! Деталь эта продается в магазине, и пе нужно никаких особых хлопот п возни для того, чтобы поставить ее па место старой. II не только единичные деталп, но п целые узлы (сочетания нескольких деталей) механиз- мов п частей автомобилей, самолетов, станков и других машин заменяют новыми — тоже без всякой подгонки. Все это возможно только по- тому, что детали и узлы автомобиля отличаются 111
NлиПШЛ — ОСНОВА < ОПРЕ УЕПИОП ГЕХ1ШКП важнейшим для массовых машин свойством взаимозаменяемостью. Если бы такие машины строились пз пе- пзапмоза меняемых деталей, сколько бы лиш- него времени, труда и средств для подгонки при сборке понадобилось для замены износившихся чаете й! Невозможно было бы выпускать пх п массовом количестве. Наиболее распространенные изделия массо- вого потребления тоже делаются стандарт- и ы м и. В особых документах — стандар- тах — для них устанавливается один или не- сколько типов, определенный материал, вес и размер. II это обязательно для заводов и фабрик внутри всей страны, а для таких изделий, как цоколи электролампочек и патроны, лезвия и держатели безопасных бритв,— даже всего ми- ра, Еслп же два стандартных изделия предна- значены для соединения, их размеры устанавли- ваются так, чтобы онп были взаимосо- пряженными. И, наконец, даже внутри какого-то завода плп отдельной отрасли промышленности для ускорения и удешевления производства также устанавливаются споего рода стандарты — на- значаются строго определенные нормы для различных характеристик изделия плп его ча- стей, н том числе и для размеров. Это называ- ется нормализацией. Нормализован- ные изделия, соединяемые друг с другом, тоже должны быть взапмосопрягаемыми. Часто бывает, что заводу поручено изгото- вить сложную машину, состоящую из много- численных и трудоемких деталей. Одному за- Рис. 6 Если бы цоколи обыкновенных ламп не были одинаковыми, нескоро удалось бы подобрать лампу, «влезающую» в патрон. воду это по под силу, ему нужна ПОМОЩЬ дру- гих заводов. Все эти предприятия коопериру- ются. У каждого есть чертежи заказанных деталей. И когда с 10—15 заводов изготовлен- ные детали приходят на «головной» завод, из них легко, без всякой подгопкп собирают ма- шину. Значит, и в этом случае необходима взапмосопряжеппость деталей. Итак, изапмосовряжспность нужна именно в тех случаях, когда происходит сборка (со- единение двух деталей пли частей — охваты- вающей и охватываемой). А как этого добиваются? Конструктор делает спои расчеты и полу- чает так называемый н о м и н а л ь н ы й раз- мер охватывающей и охватываемой деталей или частей изделия, например цилиндрического отверстия п входящего в пего валика. Этот размер — один и тот же для обеих сопряга- емых деталей. Но никогда нс удается изгото- вить изделие абсолютно точно. Размер всегда окажется несколько больше или меньше но- минального. Поэтому в каждом отдельном случае конструктор заранее назначает пределы допускаемых отклонений в обе стороны — до- пу с к и. И если уже известны пределы откло- нений для отверстия, то пределы отклонений для валика подбираются так, чтобы обе детали оказались взаимосопрягаемы. Каким же способом «ловят > заданный в пределах допуска размер? Вот тут-то п при- ходят на помощь специальные измерительные пнетрументы и приборы — подлинные «ловцы» микронов, «притаившихся» у пределов допуска- емых отклонений. ИНСТРУМЕНТЫ — «ЛОВЦЫ» МИКРОНОВ Двухсторонняя предельная скобка (рис. 7а). Своей формой она напоминает букву X. В сред- ней ее части обозначен номинальный размер «15», у одной пз дуг «- 0,006», а у другой — «—0,006». Этот инструмент служит для про- верки размера охватываемой детали. Расстоя- ние mi жду мерительными ножками скобы с той стороны, где помечено «4 0,006», равно 15,006 мм, а с другой стороны —1-4,994 .ил. Первая сторона проходная, вторая — ие- проходная. Деталь (например, ватпк) годна, еслп про- ходная сторона скобы под собственной тяжестью легко надвигается на диаметр, а непроходиая сторона не двигается, а только «закусывает» и не продвигается дальше. 112
КОНТРОЛЬНО НЗМГРИТГЛЬПЛЯ ТЕХНИКА Двухсторонняя предельная пробка (рис. 76). Па обоих концах одного стержня — две цилин- дрические мерительные пробки. На средней части обозначен поминальный размер «15», у одного конца «О», у другого « 0,019». Этот инструмент служит для проверки размера охватывающей детали. Первая пробка — проходная, вторая — не- проходная. Годны только те отверстия, в которые про- ходная пробка войдет, легко «понукаемая» лишь собственной тяжестью, а непроходная застрянет. Конечно, Для каждого номинального раз- мера пли даже для того же самого, но с други- ми предельными отклонениями, нужны другие скобы и пробки. Переставная предельная скоба (рис. 8) слу- жит для проверки внеш- них размеров. Одна ее сторона — точная мери- тельная плоскость. А с другой стороны — па- ра мерительных- стер- женьков. Это очень точно из- готовленные микромет- рические винты. По- этому пх можно пере- ставлять— менять вели- чину расстояния между ними п мерительной плоскостью. Таким ин- струментом можно изме- рить не только одни и тот же номинальный размер с разными предельными отклонениями, но п несколько поминальных размеров, изме- няющихся в очень малых пределах. Однако скобы и пробки служат инстру- ментами чисто ручной, «медленной» проверки. «Ловить» отклонение от поминального размера можно быстрее с помощью рычажных приборов. Если плечи обыкновенного рычага относятся как 110, то перемещение конечной точки корот- кого плеча на 0,1 мм вызовет смещение конеч- ной точки длинного плеча на 1,0 лыи. Свяжем рычаг со вторым таким же. Тогда движение конечной точки короткого плеча верхнего рыча- га всего лишь па 0,01 мм заставит соотнетст- вующую точку длинного плеча нпжнего рычага переместиться на 1 мм. Подобная система ры- чагов и стала основой устройства точных измерительных приборов. 1:10, 1:100 п даже 1:1000— передаточные числа приборов раз- ной степени точности. Индикатор, миниметр, оптиметр — все это рычажные приборы. Индикатор указывает, насколько размер де- тали отклонился от заданного на чертеже. Его закрепляют на стойке. Затем под его ме- рительный штпфт устанавливают набор кон- трольных плиток с общпм размером, рав- D 8 Детская энциклопедия, т. 5 Рис 0. Измерение деталей с помощью индикатора. ным номинальному раз- меру данной детали, и регулируют положение стрелки-указателя так, 113
МАШИН 1 - ОС not 1 'OBPL 41 ПИОН ТЕХНИКИ Рис. 10. Оптиметр — очень точный прибор. Цена его деления ровна 0,001 мм. чтобы она совместилась с пулевым штрихом шкалы. Потом плитки убирают, на пх место подводят проверяемую деталь. Отклонение стрелки вправо плп влево на определенное число делений показывает, насколько размер детали отклонился от заданного (рис. 9). Миниметр не имеет на шкале нулевого штри- ха. Исходным может быть любое положение стрелки. На столик прибора кладут набор контрольных плиток пли образцовое изделие. Кронштейн с мерительной головкой передви- гают по колонке вниз почти вплотную к набору плиток. Здесь кронштейн жестко за- крепляют. Столик прибора подастся вверх (с помощью микрометрического винта), пока Рис. 11 Воздушный микрометр, или поплавковый прибор. стрелка миниметра ш совмести гея с опрс-ю- лспным штрихом. Теперь с помощью рычажка приподнимают мерительный штифт, удаляют цинки п на столик устанавливают проверяе- мую дез аль. Мерительный штифт опускается. Если деталь «полнее», штифт окажется выше п стрелка отклонится вправо. Если де- таль меньше установленного размера, штифт опустится и стрелка отклонится влево. Прп цене долг ппя в 0,002 лл отклонение в 10 де- лении просигнализирует, что размер оказался больше пти меньше па 0,02 -и.и. Оптиметр — оптический рычажный прибор. Луч спота через сферическую линзу освещает шкалу с делениями. Отразившись, свет прохо- дит через призму, преломляется в пей книзу в попадает на поверхность поворотного зеркала. Лучи возвращаются тем же путем в объектив и «несут» с собой пзображенпе шкалы. В за- висимости от передвижения измерительного штифта угол установки зеркала меняется. Когда зеркало в исходном положении, нулевой штрих шкалы совпадает с контрольной меткой на оку- ляре. Если поворотное зеркало качнется вокруг своей оси п займет новое положение, нулевой штрпх шкалы окажется правее пли левее кон- трольной метки. Тем самым она и покажет, насколько и в какую сторону размер отклонился от своей номинальной величины (рис. 10). Существует много других опзпческих изме- рительных приборов, работающих на таком же принципе. «Враг, точности — мерительная поверхность инструмента пли прибора. В процессе измере- ния она изнашивается. Приходится тщательно следить, чтобы в каком-то момент инструмент птп прибор пе начал «пропускать» брак. II маши построители создали воздушный микро- метр — прибор, в котором нет мерительной поверхности (рпс. 11). Представьте себе стеклянный сосуд в виде усе- ченного конуса, который расширяется кверху. Снизу через систему регулирующих устройств под определенным п постоянным давлением подводится воздух. В сосуде струя воздуха расширяется п теряет давление — оно тем мень- ше, чем вывге и больше каждое сечение кони- ческого сосуда. Внутри сосуда перемещается своего рода воздушный поплавок. Он напо- минает парашют: струя подведенного воздуха «дует» под его купол п заставляет «плавать» на каком то определенном уровне, не касаясь стенок сосуда. Сверху от сосуда отходпт трубка, которая через систему- регуляторов подводит воздух 114
КОНТРОЛЬНО ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ ТЕХНИК 1 к измерительной головке и сквозь нее до выход- Получилось так, что на шкале отмечены ного отверстия — сопла. Предположим, нам надо проверить размер изделия в 5 лмг; верхний допуск — плюс 5 ми- кронов, а нижний— минус 10 микронов. Пз притертых мерптельпых плиток составляется сначала размер 5,005 мм. Блок этих плпток подводптся под измерительную головку так, чтобы остался малый зазор определенной вели- чины (например, в 1 мм). Теперь подается воздух и открывается от- верстие выходного сопла. Расход воздуха че- реа это сопло и зазор уменьшает величину дав- ления воздуха в коническом сосуде, и поплавок устанавливается на каком-то другом определен- ном уровне. Рядом с,коническим сосудом, па- раллельно его осп, расположена измеритель- ная шкала, и можно отметить то ее деленпе, на котором поплавок замер. После этого набор плиток убирают, состав- ляют другой набор, размером в 4,990 льм, п под- водят под измерительную головку. Теперь зазор между срезом сопла п верхней поверхностью набора плиток увеличился на 15 микронов. Значит, и скорость истечения воздуха из сопла увеличилась. А поэтому еще раз изменится дав- ление в коническом сосуде; оно уменьшится, поплавок опустится еще ниже п замрет на дру- гом уровне, а на шкале отметится соответствую- щее давление. пределы допусков измеряемой величины. Оста- лось убрать второй набор плпток и вместо пего ввести под измерительную головку прове- ряет^ ю деталь. На этом приборе можно прове- рить размер с точностью до 0,00025 льи (до 1 4 микрона). В последние годы производство все более автоматизируется п ускоряется. По- надобились п автоматические контролеры. Опп бывают механические и электрические. Но вто- рые распространяются все больше. Вот, например, автоматический контролер проверяет толщину колец автомобильного двигателя в трех сечениях в сортирует их на годные п не годные. Кольца надеваются на приемный валик. Опп скользят вниз, в «гнездо», расположен- ное на уровне ползуна, который подает изде- лия на измерительную позицию. Три электро- контактные меритель- ные головки свопми ры- чажками измеряют тол- щину кольца в трех его сечениях (расположен- ные через каждые 120 ) на внутренней окруж- ное гп. Годные кольца соскальзывают на прп- Рис. 13. Электрический датчик. 8* из
МлШНИ 1 — ОСНОВА СОВРЕМЕННОЙ техники Рис. 14. Емкостные датчики. емную гильзу. Еслп пздслпс больше допускаемо- го ра 1мера,рычажок мерительной головки откло- нится, замкнет контакты, и лоток повернется к другой гпльзе. А если кольцо меньше до- пуска мого размера, мерительный рычажок отклонится в противоположную сторону, замк- нет дру гую пару контактов, и лоток повернется к третьей гпльзе. Такой контролер рассорти- ровывает за один час 2 тыс. колец. 'Гак же автоматически сортируются ша- рики для шарикоподшипников (рпс. 12). Электрические датчики — сильное оружие охотников за микронами. Один пз видов электрических датчиков называется индук- ционным. Он устроен так: па П-образном сердечнике— катушка. На расстоянии 0,5 мм от полюсов сердечника (ножек буквы П) — якорь в виде пластинки из мягкой стали. От нее сну скается вниз м< рите 1ьный штифт. На сто- лике под штифтом — проверяемое изделие. Б зависимости от величины отклонения размера изделия меняется толщина воздушного просвета между полюсами сердечника и якорем — пла- стинкой. Тогда меняется п индуктивность катушки, пепла тока, проходящего по катушке, а шкала электроиндикатора показывает, на- сколько. Между линейным перемещением мери- тельного штифта и движением стрелки индика- тора существует определенная завпсимосп— пзвестпа цена (в долях миллиметра) одного деления шкалы. Поэтому результат проверки получается в линейных единицах (рпс. 13). Емкостные датчики. Их устройство и рабо- та основаны на свойствах обыкновенного кон- денсатора. Воздушный конденсатор с непод- вижной и подвижной пластинами сделан из алюминия. Подвижная пластина держптся на плоской пружине. Изделие подводится под мерительный штифт, который представляет со- бой ножку подвижной пластины (рве 14). Конденсатор имеет определенную емкость. Ее величина зависит от площади пластин п от расстояния между ними. Прп одной п той ясе площади пластин емкость меняется вместе с увеличением илп уменьшением рас- стояния меяеду ними Это происходит, когда под мерительным штифтом проходит изделие с каким-то отклонением от заданного чертежом размера. Шкала прибора с известной ценой деления показывает, как велико отклонение, осталось ли оно в пределах допусков, илп вышло пз них. Измерительный прибор е электрокоптактпым датчиком (рпс. 15). В нем отклонение от задан- ного размера преобразуется в электрический импульс. Главная часть прпбора - электрокон- тактная головка. Пружина удерживает мери- тельный шток в нписнем положении. На нем вы- ступ давит на рычаг с контактом. Этот рычаг у icp< плен в корпусе датчика плоской пружиной. Неподвижные контакты — тоясе на плоских пружинах. Их молено передвигать относитель- но точек закрепления с помощью регулировоч- ных винтов. Просвет между пеподвпяснымп 116
КОНТРОЛЬНО П.сЩ РИГЕЛЬНАЯ ТЕХНИКА контактами служит измерительным диапазоном. Его размер устанавливается по допускам. НагГрынср, проверяется партия небольших роликов. Правильный размер дпаметра может измениться в пределах допуска — от 10 до 10,012 мм. Сначала под измерительный штифт подводят набор контрольных плиток или калибр размером 9,999 мм, тогда контактный рычаг отклонится влево от среднего положения. Затем левым регулировочным винтом добиваются сое- динения неподвижного и подвижного контактов. Замыкается цепь, вспыхивает красная сигналь- ная лампочка — «брак». После этого убирают набор плиток и под измерительный штифт подво- дят другой, размером 10,013 мм. Это отклонит контактный рычаг правее среднего положения. А вторым регулировочным винтом осуществля- ют контакт между правыми неподвижным и подвижным контактами. И еще раз вспыхивает лампочка — «брак». Теперь удаляют пз-под штифта второй набор плиток, контактный ры- чаг занимает свое начальное положение, и при- бор готов к работе. Сигнальные лампочки можно заменить пклю- ченнымп в цепь электромагнитами Каждый из них командует заслонкой, которая может за- крыть проход деталп в отделения сортировочно- го устройства. Это показано на рисунке внизу. Из вращающегося барабанного магазина ро- лики скатываются по каналу до уровня столика прибора. Ползун подает нпжний ролик под измерительный штифт. В этот момент действует кнопка — она подключает реле к электри- ческой цепи. Ролпк проверен. Ползун толкает изделие дальше, подводит его к отверстию сор- тировочного устройства, куда ролпк и скаты- Рис, 16. Схема устройства и работы электронного мик- рометра. вается. Ползун возвращается в исходное по- ложение, цикл его работы продолжается. Если диаметр в пределах допуска, ролпк попадает в отделение «годных». Если ролик «полнее» допустимого, сработает один из элек- тромагнитов, перекроет своей заслонкой путь ТЕЛЕВИЗИОННАЯ КА И ЕРА В ТРУБЕ Миниатюрная телевизионная камера позволяет проверять внутренние стенки труб, в частности пх сварные швы. Диаметр камеры всего 4,7 с.и, длина — 1Я см. Передающая электронная трубка ее — 9 см длиной и 1,5 см в диаметре. В передней частп камеры находится оптическая система: зеркало и расположенные по окруж- ности два источника света. Освещенная лампочками часть внутренней поверхности трубы отражается в зеркале и с него проецируется на оптическую систему. Камера имеет специальные ролики, с помощью которых опа может также разворачиваться на некоторый угол в горизонтальной и вертикальной плоскостях. Управление камерой, конечно, дистанционное. В приемнике изображение увеличивается в 20 раз, что дает возмож- ность обнаружить едва заметные дефекты сварки. Развивая описанную конструкцию миниатюрной телевизионной установки, инже- неры создали телевизионным зонд для исследования буровых скважин. Его опускают скважину на глубину до 400 м. Телезонд позволяет в деталях рассмотреть стенки буровой скважины, определить размеры и направление трещин в породе, выяснить, чем они заполнены, и т. п. Все это особенно важно при проведении изыскательских работ, связанных со строительством гидротехнических сооружений, туннелей и шахт. 117
nt тип л — основа cobpl ЦЕННОЙ ТЕХНПЕН п направит и отделение для брака, по исправи- мого (ведь большой диаметр еще можно j мень- шпть). J ели диаметр оказался меньше 10 мм, сработает второй электромагнит. Он тоже перекроет путь и направит изделие в третье отделение — для неисправимого брака. Так осуществляется автоматически не только про- верка размеров, по и сортировка. И делается это с высокой степенью точности — ю 0,001 мм. Электронный микрометр (рпс. IC). Датчик его — крошечная э :ектрониая лампа. В схеме датчика есть качающийся стержень, которым служит рычагом анода. Стрелка галь- ванометра отмечает номинальный размер из- делия. Если фактический размер меньше, стер- жень качнется вниз, анод «уйдет» от катода, анодный ток уменьшится, стрелка «упадет» вле- во па соответствующее число делений. А если изделие больше номинального размера, стер- жень качнется кверху, анод приблизится к катоду, анодный ток возрастет, стрелка скольз- нет вперед тоже на соответствующее число деле- ний. Прибор настолько чувствителен, что улав- ливает отклонения в десятые доли микрона. ЧТО ТАКОЕ ДЕФЕКТОСКОПИЯ JJa каждой ответственной детали, на каждом узле любон машины — самолета, тепловоза, станка —сюит клеймо контролера: деталь год- ная. Это значит, что она проработает без иоло- мок определенное время, которое ей положено. Лет тридцать назад главным средством контроля был осмотр детали и ее простуки- вание. II сейчас, )Даряя молоточком по вагон- ному колесу, по звуку определяют, есть в нем трещина плп пет. Но часто, осматривая деталь, не замечают мельчайших трещин. А они очень опасны. Понятно, что такой контроль ненадежен. И здесь на П"мощь контролеру приходят новейшие достижения физики. Физические ме- тоды контроля материалов — это самостоятель- ная отрасль техники дефектоско- пия (от латинского слова «дефектус» — не- достаток и греческого «скопео» — смотрю). Она использует для обнаружения дефектов рент гено- и гамма просвечивание, ультразву- ковые упругие Колебания, магнитные и др) гпе явления. РЕНТГЕНО- II ГАММА-ПРОСВЕЧПВАНПЕ В настоящее время на многих заводах, пз- готовляющпх сложные машины, есть рентге- новские лаборатории. Здесь просвечивают де- тали рентгеновскими пли гамма-лучами. Рентге- новские лучп получают в специальных аппара- тах при иомощп рентгеновской трубки (рис. 1). Чтобы трубка работала, необходимо поддержи- вать два напряжения: одно низкое (порядка 10— 20 в) — для накала нити, другое очень вы- сокое (до 2 млн. в) — для ускорения элект-« ропов, вылетающих из раскаленной пптп Лучи Рентгена возникают при ударе элект- ронов о поверхность анода рентгеновской труб- ки. Чем выше напряжение на аноде трубки, тем больше скорость электронов и спла пх удара, а следовательно, и энергия рентгеновских лу- чей. С помощью «жестких» лучей можно про- светить довольно толстые слоп металла. Гамма-лучи очень близки к «жестким» рент- геновским лучам. Источником этого излучения могут служить изотопы некоторых радиоактив- ных элементов (см. ст. «Меченые атомы»). Рис. 1 - Рентгеновская установка с пультом управления. Вверху — рентгеновская трубка и схема получения в ней лучей Рентгена. 118
ЧТО ТАКОЕ ДЕФ! КТО! КОПИЯ Рентгеновские п гамма-лучи про- никают через различную среду не- одинаково. 1<>.пца металла, в ко- тором нет дефектов, сильнее ос- лабляет их поток. Если же лучи проходят через металл, в котором есть дефекты в впде газовых пузы- рей. пористости, включений песка п шлака, то они проецируются па спе- циальную пленку плп экран в ви’• пятен Эти пятна отличаются по сво- им оттенкам от массы просвеченного металла. Для просвечпваппя изделий тол- щиной 200—300 мм необходим очень мощный источник излучения. Для этого инженеры создали сложную установку — бетатрон, установку можно заменить тремя килограммами радия. Такую лпшь УЛЬТРАЗВУКОВОЙ МЕТОД Ультразвуковой метод связан с передачей в контролируемый металл ультразвуковых уп- ругих колебаний (см. т. 3, ст. «Звук и ультра- звук')). В ультразвуковой дефектоскопии применя- ются колебания, число которых в секунду до- стигает нескольких миллионов. Ультразвуко- вые волны проникают на значительную глуби- ну (до 10 Л1 и больше), но на границе раздела металл — воздух происходит почти полное их отражение. Они частично отражаются и от различных дефектов — раковин, тропшн рас- слоев и т. п. Источником ультразвуковых ко- лебаний в дефектоскопии служат пьезоэлект- рические пластины пз кварца. Есть различные приемы, обеспечивающие выявление дефектов с помощью ультразвука. Один пз лучших - способ, который находит применение и в радиолокации. В контролируе- мый металл короткими порциями импуль- сами излучаются упругие ультразвуковые колебания. О дефекте судят по отраженному' сигналу. Расстояние между посланными и при- нятыми импульсами на экране прибора позво- ляет судить о глубине за югання дефекта (рис. 2). Недостаток этого метода — налпчпе мертвой зоны из-за слияния на экране по- ставных и отраженных импульсов. Имеются ультразвуковые приборы, обнару'- жи лающие дефекты с помощью теневого мето- да - так же, как и прп рептгено- илп гамма- просвечивании. Эти приборы получили меньшее Экран электронно лучевой трубки Лонный ИМПУЛЬС Дс=>£к1 _ Линий РАЗВЕРТИМ Рис. 2. Импульс- ный ультразвуко- вой дефектоскоп. Расстояние между посланными и при- нятыми импуль- сами на экране пр и- бора позволяет су- дить о глубине за- легания дефекта. Начальным импульс ПьЕ зоизл учате ль ПьЕ ЗОПРИГМНИК > Импугьс ОТ ЛЕФсИТл Контролируемое ИЗДЕЛИЕ распространение. Опп обладают меньшей чувст- вительностью п нуждаются в дву хстороннсм доступе к контролируемой детали. Но этот ме- тод позволяет впдеть на экране прибора не импульс, а очертания формы дефекта. МАГНИТНЫЕ И ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ME ГОДЫ В поверхностном слое стальных и железных деталей не видимые невооруженным глазом трещины обнаруживают с помощью магнитно- го порошка. Деталь, которую нужно проверить, намагни- чивают. Обычно это делают, пропуская через нее электрический ток большой силы. Сущест- вуют специальные аппараты для намагничи- вания, с. помощью которых через деталь можно пропустить ток силой до 10 тыс. а. Такой ап- парат называется магнитным дефектоскопом. При намагничивании спловые магнитные линии замыкаются вну три деталп. Но если в по- верхностном слое есть трещина, магнитные сп- ловые линии будут огибать препятствие так же, как поток воды огпбает лежащий камень. Прп этом часть магнитного потока выходпт за поверхность п рассспвается. Намагниченную деталь обдувают сухим магнитным порошком и in поливают магнитной 119
HAIIII/II I — ОСНОВА СОВ Pl MBIIIB ГТ1У IIU1 II Рис. 3. Магнитный порошок оседает в местах выхода магнитного поля. суспензией (в виде частиц порошка в масле с керосином или в воде). Магнитный порошок оседает в местах выхода на поверхность маг- нитного поля, и контуры дефекта становятся видимыми (рпс. 3). Для выявления трещин в железнодорож- ных рельсах магнитный поток создают иначе. Вот по рельсам медленно движется дефектоско- пическая тележка. На ветру' колышется красный флажок: путь занят. На тележке помещен рель- совый электромагнитный дефектоскоп (рис. 4). Магнитный поток здесь создается специальными электромагнитами, питающимися переменным током. Электромагнитов два — по числу рель- сов. Между пх полюсами, точно по середине, помещается небольшая катушка. Магнитный по- ток, выходящий в районе дефекта на поверх- ность, пересекает нитки катушки, возникает электродвижу'щая си ia, величина котором мо- жет быть изморена вольтметром. Для большей чувствительности ее усиливают, а усиленный игнал прослу'цпшают с помощью наушников. Когда тележка проходит над рельсами без де- фектов, сигнал прослушивается очень слабо. Е ели же па е< пути встречаются трещины, звук в наушниках резко усиливается. Прп контроле сварных швов очень длин- ных трубопроводов места рассеяния магнит- ного потока записывают па магнитную ленту. Этот метод называется магнитографи- ческим. Магнитная лепта значительно вш- ре топ, которую применяют на магнитофонах. Запись па пей воспроизводится спецпатьпым устройством на экране плн прослушивается в наушники. Электромагнитные способы дефектоскопии позволяют автоматически отмечать .местона- хождение брака. Для этого попользуются меха- низмы, которые срабатывают при замыкапнп контактов роле и помечают дефектное место краской В миноискателях и дистанционных ком- пасах для измерения слабых магнитных полей применяют очень чувствительные катушки с пермаллоевымп сердечниками (перматлоп сплав никеля с железом), имеющими весьма высокую проницаемость. Их называют ф е р- розондамп. Сейчас ведутся работы по пх применению в дефектоскопии. ЛЮМИНЕСЦЕНТНЫЙ МЕТОД II МЕТОД КР \СОК Много общего с методом магнитного порош- ка имеют люминесцентный метод и метод i ра- сок. В основе люминесцентного метода лежит способность некоторых веществ светиться прп пх возбуждении различными способами Такне вещества называют люминофорами. Контролируют этпм методом так: на деталь наносится сильно смачивающая жидкость, про- никающая в полость дефекта. Затем деталь об- лучается невидимыми ультрафиолетовыми лу- чами, под воздействием которых жидкость на- чинает светиться ' трещин свечение более яр- кое, и потому их легко заметить (рпс. 6). Этот метод позволяет выявить не только ме.тьчап- Рис. 5 Вели в детали есть дефект, то магнитное note расс^иештся; это изменяет показания прибора. 120
ЧТО ТАКОЕ ДЕФЕКТОСКОПИЯ Рис. 6. Свечение люмино- фора при облучении де- тали ультрафиолетовы ми лучами. тие трещины и норы, но п контролировать качество литья. Его ши- роко используют для контроля деталей из не- магнитных металлов. Чувствительность лю- минесцентного метода немного ниже, чем мето- да магнитного порошка. Метод красок обла- дает приблизительно та- кой же чувствительно- стью, по он еще более прост, так как не тре- бует ультрафиолетовых установок. При контро- ле этим методом обез- жиренную поверхность Детали покрывают силь- но смачивающей ярко- красной жидкой смесью. Затем краску удаляют, а деталь покрывают топ- ким слоем белой краски, которая впитывает в себя оставшуюся красную краску. В результате на фоне белой краски виден красный узор, позволяющий установить дефект. По степени окраски можно судить о размерах этого дефекта. МЕТОД ВИХРЕВЫХ ТОКОВ Метод вихревых токов — новый перспектив- ный метод контроля. Он основан на возбужде- нии в контролируемой детали вихревых токов. Это те самые электрические токи, которые дол- гое время считали лишь паразитными. Сейчас их используют для поверхностной закалки и индукционного нагрева металлов, а также в обычных счетчиках электроэнергии. Вихревой ток в контролируемом металле можно создать с помощью катушки, подключен- ной к генератору переменного тока высокой частоты. Для этого металл подносят как можно ближе к катушке. Катушка является источни- ком переменного электромагнитного поля. Вихревые токи возникают вследствие того, что металл пересекают силовые линии этого поля. Они текут по замкнутым путям, соответствую- щим по форме возбуждающей пх катушке. Из- вестно, что величина тока в проводнике за- висит от его сопротивления. Различные дефекты уменьшают сечение метал- ла, по которому течет ток. Трещина служит препятствием вихревому' току и изменяет его величину. Следовательно, по величине вихрево- го тока можно судить о наличии дефектов. Но непосредственно измерить величину вихре- вых токов невозможно. Судить о ней можно лишь по изменению тока и in напряжения на возбуж- дающей или особой, дополнительной измери- тельной катушке. Между показаниями прибора при установке испытательных катушек на без- дефектном участке и на дефекте есть сущест- венная разница (рпс. 7). /Л1 Рис. 7. Прибор Оля выявления трещин и других дефектов металла^ основанный на ис- пользовании вихревых токов. Приборы, основанные на использовании ви- хревых токов, позволяют также измерять удель- ное сопротивление немагнитного металла, контролировать его твердость и качество тер- мообработки. Пх используют для измерения слоя гальванических и лакокрасочных покрытий на металлах толщиной от 20 микрон и больше. При контроле деталп обычно попользуют несколько методов. БОРОСКОП Это прибор для осмотра и фото- графирования внутренних полос- тей герметически закрытых кон- струкций. В герметизированном крыле сверхскоростного самолета плп авиационном топливном баке, внутренность которых нужно рас- смотреть, просверливаются три крошечных отверстия, которые после исследования легко заде- лать. Через одно пз них внутрь вводится бороскоп диаметром 5 ш, через два других два тонких кварцевых стержня. Стер- жни проводят внутрь полости свет от наружной лампочки в 50 »т, а бороскоп через систему линз позволяет рассмотреть внут- реннюю полость бака или отсека крыла и сфотографировать се.
мипшл ОСНОВА СОВР1.МЕПНОП Т1ХПНКП НА МАШИНОСТРОИТЕЛЬНОМ ЗАВОДЕ производство автомобилей нередко называ- ют ведущим в машиностроении. II это спра- исдлпво. На автозаводах и связанных с нпмп (смежных) предприятиях изготовляют сложные двигатели, силовые передачи с множеством зубчатых колес, кухзона ил штампованных тонких стальных листов с обивкой, окраской, си- д< в кв мп, окнами, дверьми, украшениями, точ- 111 шине приборы э ЮМ рооборудоиания и авто- матики п многое другое. И все это делают в огромных количествах п очень быстро. Поэтому именно в автомобильной промыш- ленности нередко раньше, чем в других отра- с nix, распространяются наиболее совершенные способы производства. По занимаемой площади, по количеству рабочих, инженеров и служащих, по объему ст роений автозавод не уступит городу. Здесь есть свои улицы с перекрестками п светофора- ми, а вдоль улиц стоят огромные почти сплошь застекленные корпуса цехов. Их несколько десятков. В одних делают только заготовки деталей, в других детали проходят обработку до вполне законченного вида, в третьих детали собирают в узлы п механизмы. Затем все дета- лп п узлы стекаются в цех главного конвейера, где из них собирают автомобиль. Детали будущего автомобпля начинают по- являться на свет в цехах п отделах, которые, на первый взгляд, стоят в стороне от производ- ства. Отдел снабжения и отдел смежных про- изводств приобретают необходимые материалы и изделия. На заводские склады поступают стальные и алюмпнпевые болванки, листы, тру- бы и профили, древееппа для грузовых плат- форм, шины, приборы, стекло. В инструмен- тальном цехе делают резцы, сверла, фрезы для обработки будущих деталей, в штампово-ин- струментальном — тяжелые болванки и формы для прессования панелей кузова, в модельном деревянные копии деталей для изготовления литейных форм. Работа этих цехов и отделов дает основным цехам завода материалы и ци- стру менты для изготовления автомобиля. Различны пути, по которым проходят че- рез цехи завода отдельные детали и механиз- мы, Вот в цехе сборки двигателей встреча- ются блок цилиндров и коленчатый вал. Блок заформовалп в отлили в литейной. Затем готовые отливки блоков отвезти на авто- матическую линию пх обработки. Блок совер- шил путешествие по ряду станков линии. Ланы рычагов, захваты, наклонные плоскости и валы поворачивали его, подставляя то одну, то другую его сторону под фрезы и сверла, пере- давая его от станка к станку. Б юк появился на линии грязным, шершавым, без отверстий, а к концу ее пришел с блестящими поверхно- стями для прилегания головки и картера, с по- лированными до зеркального блеска стволами цилиндров, с отверстиями для шпилек и кла- панов, с гнездами для подшивипков. Коленчатый вал родплся пз раскаленной болванки в кузнице под ударами мощного пнев- матического молота. Здесь вал постепенно «стал походить на самого себя», но только н об- щих чертах. Дело, начатое молотом, допели до конца станки в цехе обработки. II вот блок и вал, так же какп клапаны рас- пределения, шестерни, шатуны, попадают на сборку. С автоматического завода доставляют поршни. По боковым лентам-ручепкам на кон- вейер сборки двигателей приходят приборы за- жигания, карбюратор, насос, фильтры, при- везенные с заводов-смежников. Своими путями идут на сборку коробки передач шестерни, валы, рычаги, подшппнпкп. А с конца конвей- ера снимают краном готовый двигатель со сцс- пленпем и коробкой передач. Каждый двига- тель испытывают, а время от времени одпв пз собранных двигателей отправляют на испы- тание в лабораторию. Тут с помощью точных Рис. 7о. Основные посты сборки автомобиля на конвейере: на раме укрепляют мосты и переворачивают ее. 122
ПЛ W МПППОСТРО11ТЕ. ЧЬПО М ЗЛ НОДЕ измерительных приборов проверяют сто ра- ботоспособность, мощность, которую on раз- вивает, все ли в нем еде гапо так, как это нужно для надежной работы будущего автомобиля. На других участках механосборочных це- хов (их на заводе обычно несколько) делают ка'рдапньга валы, задние н передние мосты, ру- лп. Особое место занимают колесный п ку:ов- ные цехп. Каждому легковому автомобилю нужно пять колес (включая запасное), грузовому — семь, а трехосным автомобилям — до двенадцати ((вонныс па задних мостах и два запасных колеса). II все они должны быть совершенно одинаковыми, легкими, прочными п, главное, абсолютно круглыми. Колесо состопт пз двух деталей — диска и обода. Дпски штамп> ки- на прессе, а ободья делают пз профилиро- ванной полосы. Потом диск п обод соединяют заклепками пли электросваркой. Последний способ особенно необходим для работы колес с бескамсрнымп шинами. Ведь в этом случае обод — как бы часть камеры шпны, и в нем не должно быть даже малейших щелей. А в местах постановки заклепок они могут появиться! На готовое колесо специальный станок, без прикосновения человеческих рук, надевает шину п накачивает ее. Кузов — добрая половина автомобпля. Де- тали механизмов изготовляют в основном из стали. А для кузова используют разнообраз- нейшие материалы — листовую сталь, дере- во, стек to. ткани, резину, краски, пластиче- ские массы. Кроме того, некоторые детали кузова, в от- личие от прочих частей автомобиля, имеют большие размеры. Длина выштампованноп пз стального лпста панели крышп, пола илп боко- вины кузова достигает нескольких метров. II еще особенность: детали кузова должны быть красивыми. Ведь они не только несут па себе механизмы и груз, по и украшают автомобп гь. Производством кузовов на заводе заняты огром- Рис. 2. Легковые автомобили сходят с главного конвейера. ные прессовый, арматурный и сборочнокузовной цехп. В каждом из них по нескольку' крупных отделений. Тясячетонные прессы сжимают стальные листы между выпуклой и вогнутой формами штампов. В пресс закладывают плоскпй лпст, а вынимают готовую крышу пли пол кузова, панель двери, облицовку' ра щатора. Отштам- пованные детали устанавливают в сварочных приспособ тениях — кондукторах, детали плот- но прилегают друг к другу, стиснутые спе- циальными лапамп и рамами. Затем в местах соединении к ним прижимаются электроды сва- рочной машины, и деталп соединяются намертво Рис. 16. О-поение посты сборки автомобиля: на шасси ставят двигатель, радиатор, руль, кабину. 123
МАШПИ X -ОС ПОН Л СОНРЕМ1'И 1101'1 ТЕХНИКИ Рис. 1 . Основные посты сборки автомобиля: устанавливают кузов, капот, колеса. точками электросварки (см. ст. «Как сварпвают мета. «л»). В прессовом цехе наготой тяют также ра- мы шассп, еслп автомобиль грузовой. Сварен- ные узлы и целые кузова поступают на сбороч- ный участок. Здесь ставят двери, крышку ба- гажника, капот. Затем ку'зов выравнивают — рихтуют. Стыки листов оплавляют свинцо- во-оловяппстыы припоем плп обмазывают осо- бым составом, а потом опиливают, чтобы полу'- чилпсь плавные поверхности крыши, боковин. В сборочноку'зовном цехе кузов проходит через окрасочные камеры п сушильные печи, по- степенно обрастает изнутри обивкой, тепловой и звуковой изоляцией. Здесь ставят стекла, за- крепляют осветительные приборы, монтируют хромированные украшения, ручки, замки, по- ступившие пз арматурного цеха. И нот все собранные в разных цехах меха- низмы п узлы автомобиля двпжу'тся на глав- ный конвейер. Их везут на электрокарах и спе- циальных длинных грузовиках, на тележках, прикрепленных к маленьким проворным тяга- чам, онп ползут, подвешенные к бесконечным цепям, над проездами завода, скользят на рольгангах, плывут на движущихся лентах. Из цеха нормалей на главный конвейер, да и в другие цехп, идут ящики с болтами, вин- тами, гайками, шайбами, заклепками. Их в каждом автомобиле сотни, а иногда и тысячи. Проследив путь рождающегося автомобиля па главном конвейере можно увидеть сначала только его остов, н< сущий кузов плп раму. К ним подвешивают передний и задний мосты с рессорами. Потом ставят на место двигатель, радиатор, руль, кабину, кузов. С движущихся цепей снимают колеса и привертывают их на шпплькп тормозных барабанов. На последних участках конвейера в бак заливают немного бен- зина, в радиатор — воду, смазывают автомобиль, проверяют электрооборудование (рис. 1«,б,е,г). За ру'ль садится водитель-обкатчик. Он на- жимает кнопку' стартера, двигатель начинает работать, автомобиль делает первые шаги. Его колеса попадают на большие барабаны, и он едет по ним, вращает пх, стоя на месте. Здесь пробуют переключение передач, убеждаются в слаженной работе всех механизмов. Затем машина выходит во двор завода и совершает короткий пробный пробег. И вот ее грузят на железнодорожную платформу плп баржу, чтобы отправить в магазины, плп уиаковывают в со- лидный ящик для путешествия в заморские страны. На каждого работника предприятия, вклю- чая всех инженеров и служащих, приходится ежегодно по десяти автомобилей, выпускаемых заводом. Не бущь четкого разграничения обя- занностей между работниками, механизации и автоматизации производства, даже самый способный человек не смог бы своими силами изготовить и двадцатой доли этой продукции. Но автомобили выпускаются сотнями тысяч, а на заводе работают тысячи людей. Выпуск автомобилей растет. Число пх мо- делей увеличивается. В связи с этим становится все выгоднее применять на разных автомобилях как можно большее количество одинаковых де- Риг 1г. Основные посты сборки автомобиля: в бак заливают бензин, в радиатор — воду, проверяют свет. 124
АВТОМАТИКА талой» приооров, механизмов. При •том особен- но выгодно изготовлять тот плп пион прибор или механизм не на самом автомобильном за- воде, а на специализированном заводе-смеж- нике, обслуяшвающем несколько автомобиль- ных заводов. Еще недавно заводы-смежники поставляли на автомобильные заводы глав- ным образом неметаллические изделия — ши- ны, стекла и т. п.— и точные приборы. Теперь специализация идет дальше. Создаются заво- ды автомобильных двигателей, рессор, колес, передних и задних мостов, кузовов. Каждый такой завод выпускает несколько видов изде- лий. Из них можно создавать различные со- четания и с небольшими дополнениями — раз- личные конструкции автомобилей. В этпх условиях автомобильный завод ста- новится главным образом сборочным и изго- товляет «у себя» только то, чего никак нельзя получить для данной машины от смежников. Зато можно делать больше разновидностей авто- мобилей, чаще обновлять модели, выпускать пх в большем количестве, улучшать их качество. Из ворот нашпх заводов теперь будут вы- ходить сотни тысяч автомобилей новых, более совершенных моделей. АВТОМАТИКА Цзвергая огненные впхрп, устремляется ввысь мощная ракета. Ее быстроходные насосы го- шп водопады горючего и окис тптеля в камеры реактивных двигателей, в немногие секунды пустеют многотонные баки первой ступени. Не- замедлительно пступают в действие механизмы расцепления. Отбрасываются пнпз, на землю, отработавшие агрегаты и начинают работать двигатели следующих ступеней. И, наконец, раз- вив космическую скорость, точно на свою за- ранее вычисленную орбиту выходит искусст- венный спутник Земли. Все сложные механизмы огромной ракеты работают с большой скоростью п точностью без непосредственного участия человека. За- пуском ракеты управляют автоматы. Сложные автоматические машины можно увидеть п па многих современных заводах. В безлюдном цехе на полный ход работают стан- ки. Они выстроены в длинную линию. Без уча- стия человека со станка на станок переходят заготовки, С одного конца на автоматиче- скую линию поступает сырой материал, с ДР>гого — выходит проверенная упакованная продукция (см. цв. рис., стр. 144). В наши дни понятие «новая техника» неот- делимо от представления об автоматике. Со- временная автоматика — это создание немно- гих последних десятилетий. Но истоки ее — в далекой древности. НЕМНОГО ИСТОРИИ Много тысячелетий назад человек изоб- рел приспособления, которые можно назвать автоматическими. Это различные капканы, за хватывающпе зверя, неосторожно коснувшегося спускового приспособления, самострелы, по- ражающие стрелой пли камнем. Мышеловка — тоже пример таких древнейших автоматов. В античной Греции впервые стали обозна- чать словом «автоматов» (т. е. «самодвижущпй- ся») механические устройства, выполняющие последовательные движения без вмешательства человека. Одна из первых книг по технике, написан- ная знаменитым ученым Героном Александрий- ским в I веке нашей эры, называется «I - атр автоматов». В ней рассказано, например, Рис. 1. АвтоХат для продажи «священной* води, описанный Героном Александрийским. Верующие должны были опустить в отверстие монету. Вели вес монеты был не меньше установленного жрецами предела, открывалась пробка и верующий получал определенную порцию воды, которая успевала вытечь за время качания рыча. а. 125
Л/.П////Я I ОСНОВА СОВРЕМЕННОЙ техники Ри 2. Механические самодвижущисся куклы. Их чоковые мастера XI 111 в. о дверях храма, открывающихся прп возжига- "йпп огня на жертвеннике, о самодвижущих- ся фигурках, об автомате для продажи «свя- щенной» воды (рпс. 1). Прикладных промышлен- ных применении автоматы античного мира не имели. Первым автоматическим устройством, при- мененным не только для забавы или нужд ре- лигии, были часы. Водяные (гидравлические) Бункер автоматически действующие часы были созданы в далекой древности. В средние века появились конструкции механических ча- сов, приводимых и действие грузами и пружинами. Важный этап в развитии автоматическоп техники — изобретение Христи- аном Гюйгенсом (1629—1695) маятника со спуском для регу- лирования хода часов. Искусные мастера соединяли с часовым механизмом движу- щиеся фигурки. Сохранились описания автоматических ку- кол, созданных часовщиками в разных странах. В 1769 г. знаменитый рус- ский механик II. II. Кулибин преподнес императрице Екатерине II автома- тические часы, имевшие форму и размер гуси- ного яйца (см. ст. «И. П. Кулпбпн»), Механизм этих часов содержал более тысячи колесиков и других движущихся частей. Незадолго до Великой французской ре- волюции швейцарские часовщики Пьер Жак Дро п его сын Анри создали целое семейство «ме- ханических людей». В 1774 г. па выставке в Париже отец и сын Дро показывали «писца», «рисовальщика», «музы- кантшу». Писец был ро- стом с пятилетнего ре- бенка; он сидел на ска- мейке перед столиком. В правой руке механи- ческого человечка было гусиное перо (в то вре- мя стальных перьев еще не знали). Он макал перо в чернильницу и ппсал слова. В XVIII в. автома- тические устройства на- чали применять и в про- мышленности. Появи- лись прядильные пткац- кпе машины. Русский механпк Нартов (1680 1756) изобрел самодвп- жущпйся суппорт ДЛЯ токарных станков. В.XIX в. появились машины для пзготовле- 126
АВТОМАТИКА пня гильз п набивки папирос, завертки конфет, автоматически действующие прессы для штам- повки коробок, патронов, пуговиц. Вошли в практику торговые автоматы для продажи раз- личных штучных товаров. СТАНКИ-АВТОМАТЫ Станок, автоматически вытачивающий бол- ты пз прутка, плп станок, набивающий па- пиросы, повторяет различные операции над обрабатываемым изделием в заранее заданной последовательности во все время своей работы. В таких механических станках-автоматах есть распределительный вал, снабженный кулач- ками. Опп прп вращении вала передвигают соответствующие тяги и заставляют воздей- ствовать на обрабатываемое изделие тот пли другой инструмент. За один оборот распреде- лительного вала завершается весь цикл обра- ботки пзделия. II все время, пока автомат дей- ствует, повторяется один и тот же цикл. Г'тп станкп часто так и называют «цпклпческимп автоматами». В современной промышленности такие цик- лпческш автоматы применяются широко. Про- изводительность многих из них высока — до нескольких сотеп изделий в минуту. Существуют циклические автоматы не толь- ко для механической холодной обработки, по и для горячих операций — для сварки, пай- ки и т. д. Есть автоматы для выпуска точного лптья. Из расплавленной стекломассы авто- маты штампуют и выдувают самые разнообраз- ные пзделпя: бутылки, банки, строительные блоки, телевизионные трубки, колбы для осве- тительных и радиоламп; автоматы заворачивают конфеты, пакуют мно- гие готовые пзделпя (рис. 4, 5). Однако циклические автоматы — лишь пер- вая ступень современ- ной автоматизации. Сей- час созданы значитель- но более совершенные самодействующие ма- шины, которые сами контролируют спою ра- боту, сами предотвра- щают брак, сами настра- иваются на напвыгод- неншне режимы работы. Чтобы попять принци- пы пх действия, надо прежде всего познакомить- ся с одним пз важнейших понятий современ- ной автоматики — с обратной связью. ОБРАТНЫЕ СВЯЗИ Два с половиной века пазад на одной u.i английских угольных шахт была впервые установлена поршневая паровая машина для откачкп воды, которую изобрел и построил кузнец Томас Ньюкомен. К цилиндру ее вели две трубы с кранами — от парового котла и ог бака с холодной водой. Когда открывали па- ровой крап, пар пз котла поступал в цилиндр и поднимал поршень. Затем паровой крап за- крывали и открывали водяной, пар сгущался, давление под поршнем падало, и поршень мед- ленно опускался в свое нижнее положение. По- том закрывали водяной кран, открывали паро- вой, и поршень начинал ползти вверх. Чтобы машина работала, около нее должен был стоять человек, который бы открывал и закры- вал крапы. Работа был ручали мальчику. Есть легенда, будто мальчику Гемфри Пот- теру наскучила эта од- нообразная работа. Он соединил рукоятки кра- нов и шток в