Strict Standards: Only variables should be passed by reference in /var/www/spimash_new/data/www/spimash.ru/engine/modules/functions.php on line 805 Strict Standards: Only variables should be passed by reference in /var/www/spimash_new/data/www/spimash.ru/engine/modules/functions.php on line 806 Deprecated: mysql_escape_string(): This function is deprecated; use mysql_real_escape_string() instead. in /var/www/spimash_new/data/www/spimash.ru/engine/classes/mysqli.class.php on line 150 Deprecated: mysql_escape_string(): This function is deprecated; use mysql_real_escape_string() instead. in /var/www/spimash_new/data/www/spimash.ru/engine/classes/mysqli.class.php on line 150 Deprecated: mysql_escape_string(): This function is deprecated; use mysql_real_escape_string() instead. in /var/www/spimash_new/data/www/spimash.ru/engine/classes/mysqli.class.php on line 150 Deprecated: mysql_escape_string(): This function is deprecated; use mysql_real_escape_string() instead. in /var/www/spimash_new/data/www/spimash.ru/engine/classes/mysqli.class.php on line 150 Strict Standards: Only variables should be passed by reference in /var/www/spimash_new/data/www/spimash.ru/index.php on line 98 Конспект история техники. Весь констпект.
.: Навигация

.: Кафедры
  • Машины и технология литейного производства
  • Машины и технология обработки металлов давлением
  • Химии
  • Технологии металлов и металловедения
  • Электротехники, вычислительной техники и автоматизации
  • Теоретической механики
  • Теории механизмов и машин
  • Кафедра технологии машиностроения
  • Сопротивление материалов и теории упругости
  • Триботехника
  • Турбиностроение и средства автоматики
  • Высшей математики
  • Менеджмента
  • Экономики и предпринимательства
  • Истории и общей экономической теории
  • Философии
  • Безопасности жизнедеятельности и промышленной экологии

    .: Авторизация
    Логин
    Пароль
     
    .: Голосование

    Корочка нужна
    Без образования никуда
    От армии кошу



    .: Самые читаемые
    » Культура России 18 века
    » Курсовая работа по ТАУ - 4 курс
    » Реферат по истории "Культура 18 века России"
    » Реферат по истории "Первая мировая война 1914-1918 года" - 1 курс
    » Реферат по экологии "Общие экологические проблемы городов мира."
    » Роль знаний в жизни индивида
    » Курсовой проект по "Детали машин" - 4 курс
    » Пример отчета по практике
    » Общая химия. Основные классы неорганических соединений.
    » Шпоргалка по истории "все основные даты" - 1 курс
    » Курсовая работа по "ПРОЕКТИРОВАНИЕ И РАСЧЁТ НАДЁЖНОСТИ ТИРИСТОРНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ"
    » Основные законы химии
    » КУРСОВАЯ РАБОТА: Кадровые стратегии организации
    » Как правильно самому написать реферат
    » МЕХАНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ И РЕЖИМЫ РАБОТЫ ТРЕХФАЗНЫХ АСИНХРОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ
    » Исторические даты. История за 1 курс.
    » Курсовая работа по "Токарные и токарно-винторезные станки"
    » Химическая кинетика и равновесие.
    » Курсовой проект по надежности "НАДЕЖНОСТЬ СИСТЕМ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ"
    » Шпоргалки по истории
    » ТСА Лекция. Технические средства систем автоматизации
    » Все уроки по английскому языку ( юниты unit )
    » Курсовой проект - Автоматизированный электропривод
    » Химия. Таблица кислот.
    » Конспект история техники. Весь констпект.

    .: Спонсоры проекта


    .: Архив
    Июль 2011 (1)
    Январь 2010 (1)
    Декабрь 2009 (1)
    Июль 2009 (45)
    Июнь 2009 (38)
    Май 2009 (41)
    Апрель 2009 (42)
    Март 2009 (40)
    Февраль 2009 (41)
    Январь 2009 (47)
    Декабрь 2008 (47)
    Ноябрь 2008 (48)
    Октябрь 2008 (42)
    Сентябрь 2008 (45)
    Август 2008 (45)
    Июль 2008 (44)
    Июнь 2008 (44)
    Май 2008 (48)
    Апрель 2008 (47)
    Март 2008 (47)
    Февраль 2008 (47)
    Январь 2008 (45)
    Декабрь 2007 (41)
    Ноябрь 2007 (51)
    Октябрь 2007 (47)
    Сентябрь 2007 (39)
    Август 2007 (49)
    Июль 2007 (44)
    Июнь 2007 (41)
    Май 2007 (42)
    Апрель 2007 (35)
    Март 2007 (37)
    Февраль 2007 (31)
  •  

    Поиск по сайту:

    Конспект история техники. Весь констпект.
    Раздел: Материалы » Лекции и конспекты | 31 10 07 | Автор:Виталий | просмотров: 23799 | печать
     (голосов: 7)

    1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ

    Целью преподавания дисциплины "История техники" является ознакомление будущего инженера машиностроителя с феноменом появления техники, её развитием, во взаимосвязи с историческими и социально-экономическими факторами, ознакомление с развитием разных направлений в современном машиностроении, отражающих этапы и итоги развития по состоянию на начало двадцать первого века. Поставленная цель достигается путем решения основных следующих задач:

    - изучение исторического аспекта создания и развития элементов техники;
    - изучение совокупности технических устройств и машин;
    - изучение различных видов технической деятельности, включая исследования, проектирование, изготовление и эксплуатацию машин;
    - изучение совокупности технических знаний, правовой защиты технических новшеств выполненных на уровне изобретений.

    2. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

    2.1 Распределение курса по неделям и видам занятий для дневного отделения

    Недели 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 Всего
    Лекции 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 34
    Самостоятельные занятия 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 17

    2.2 Наименование тем лекций и количество часов лекционных занятий

    2.2.1 Содержание понятия "Техника". Путь развития техники - 2ч.
    2.2.2 Основные закономерности развития техники - 2ч.
    2.2.3 Двигатели приводов машин - 4ч.
    2.2.4 Историческое развитие техники производства машин. Металлорежущие станки и инструменты - 6ч.
    2.2.5 Развитие основных отраслей и направлений техники. Железнодорожный транспорт - 2ч.
    2.2.6 Автомобили - 2ч.
    2.2.7 Водный транспорт - 2 ч.
    2.2.8 Авиация - 2ч.
    2.2.9 Энергомашиностроение - 2ч.
    2.2.10 Машиностроительное производство и машиностроение конца XX века - 2ч.
    2.2.11 Применение вычислительной техники - 2ч.
    2.2.12 Роботы и роботизированные технологические комплексы - 2ч.
    2.2.13 Гибкие автоматизированные производства - 2ч.
    2.2.14 Мотивационные аспекты технического творчества.
    Правовая защита технических новшеств. Патентное дело - 2ч.
    2.3 Содержание лекций
    2.3.1 Анализ понятия "Техника"
    Техника как совокупность технических устройств и машин, совокупность технических знаний и технологий производства.
    2.3.2 Изучение эволюции развития техники. Развитие техники и технологии как отражение развития фундаментальных наук, производственных отношений, систем управления, конъюнктуры рынка, степени познания законов природы и умения их использовать.
    2.3.3 Возникновение машинного производства в конце XVIII века потребовало создания мощного, недорогого и универсального двигателя. Таким двигателем явилась поршневая паровая машина. Появление и развитие двигателей внутреннего сгорания.
    2.3.4 Появление и развитие конструкций основных видов металлорежущих станков и инструментов.
    2.3.5 Появление и развитие железнодорожного транспорта.
    Первые железные дороги. Железные дороги России.
    Современный железнодорожный транспорт.
    2.3.6 Автомобили. Первые паровые автомобили в Англии. Автомобили в начале
    XX века. Современный автомобильный транспорт.
    2.3.7 Водный транспорт. Эпоха парусного флота. Первые пароходы с колесными двигателями. Появление гребного винта. Современное судостроение.
    2.3.8 Авиация. Воздухоплавание в конце XIX, начале XX века.
    Полеты первых аппаратов тяжелее воздуха.
    Первая Русская авиационная неделя 1910года в Санкт-Петербурге.
    Авиация 1914-1938 гг.
    Авиация во Второй Мировой войне и послевоенные годы. Реактивная авиация. Современная авиационная техника.
    2.3.9 Развитие энергетического машиностроения в XIX веке. Паровые турбины. Газовые турбины. Современное энергомашиностроение.
    2.3.10 Современное машиностроительное производство. Особенности подготовки производства и технологических процессов. Безотходные технологии. Системы оборотного водоснабжения. Экологические требования к машиностроительному производству.
    2.3.11 Применение вычислительной техники для управления технологическими процессами.
    2.3.12 Использование роботов и роботизированных комплексов в машиностроении.
    2.3.13 Гибкие автоматизированные производства (ГАП) в современном машиностроении. Основные особенности ГАП и перспективы развития.
    2.3.14 Человек в процессах создания новой техники и технологии. Мотивационные аспекты технического творчества. Правовая защита технических новшеств. Патентное дело.

    3. РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

    3.1 Вейгелин К.Е. Очерки по истории летного дела. М.: Оборон ГИЗ. 1940.
    3.2 Ганзбург Л.Б., Вейд В.Л. История техники: Учебное пособие, Санкт-Петербург, СЗПИ, 1940.
    3.3 Келдыш И.В и др. Авиация в России, М.:Машиностроение. 1983.
    3.4 Лилли С. Люди, машины и история, М.: "Прогресс".1970.
    3.5 Митчел У. Американские ученые и изобретатели. М.: "Знание".1964.
    3.6 Самолеты страны Советов. М.: Сборник ДОСААФ. 1975.
    3.7 Загорский Ф.П. Очерки по истории металлорежущих станков. АН СССР, 1960.
    3.8 Промышленность и техника. Том 1-9 под редакцией Митинского А.Н., Санкт-Петербург, "Просвещение", 1903.
    3.9 Брокгауз Ф.А., Ефрон И.А. Энциклопедический словарь. Том 1…82, Типолитография И.А. Ефрона. Санкт-Петербург.1982.
    3.10 Словарь иностранных слов 18 изд., М.:С48 Рус.яз.,19898.
    3.11 Моравский А.В., Файн М.А. Огонь в упряжке М. "Знание" 1990.

    Изобретение двигателя внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия (дизеля)
    Постройка самолета, на котором был установлен двигатель внутреннего сгорания, и осуществление на нем первого успешного полета
    Изобретение диода
    Изобретение триода
    Постройка первого магистрального тепловоза
    Постройка первого циклотрона
    Создание первого атомного реактора
    Создание и ввод в эксплуатацию первой атомной электростанции
    Создание первого пассажирского самолета (Ту-104)
    Создание и запуск на орбиту первого ИСЗ



    Создание первого атомного ледокола ("Ленин")
    Изобретение лазера
    Создание космического корабля "Восток" и осуществление на нем первого полета человека в космос 1889г.

    Лектор:
    д.т.м. профессор Ильин М.И.

    Курс: ИСТОРИЯ ТЕХНИКИ
    Цель: Ознакомления будущего инженера с феноменом техники, её развитием, современным состоянием отдельных направлений развития техники.
    Лекции - 34 часа
    Самостоятельные занятия - 17 часов
    Форма контроля: зачет, реферат.

    ЛИТЕРАТУРА

    1 Вейгелин К.Е. Очерки по истории летного дела. М.: Оборон ГИЗ. 1940.
    2 Ганзбург Л.Б., Вейд В.Л. История техники: Учебное пособие, Санкт-Петербург, СЗПИ, 1940.
    3 Келдыш И.В и др. Авиация в России, М.:Машиностроение. 1983.
    4 Лилли С. Люди, машины и история, М.: "Прогресс".1970.
    5 Митчел У. Американские ученые и изобретатели. М.: "Знание".1964.
    6 Самолеты страны Советов. М.: Сборник ДОСААФ. 1975.
    7 Загорский Ф.П. Очерки по истории металлорежущих станков. АН СССР, 1960.
    8 Промышленность и техника. Том 1-9 под редакцией Митинского А.Н., Санкт-Петербург, "Просвещение", 1903.
    9 Брокгауз Ф.А., Ефрон И.А. Энциклопедический словарь. Том 1…82, Типолитография И.А. Ефрона. Санкт-Петербург.1982.
    10 Словарь иностранных слов 18 изд., М.:С48 Рус.яз.,1989. -624С
    11 Моравский А.В., Файн М.А. Огонь в упряжке М. "Знание" 1990

    ЛЕКЦИЯ № I

    I.I Введение
    Современный человек с ранних лет попадает в мир, неотъемлемой частью которого является техника. У него не вызывает удивления такие достижения человеческого разума как электричество, телевидение, запись звука и изображения, летательные аппараты в воздушном пространстве с их огромной массой и скоростью перемещения, космические обитаемые станции и другое. Всё это воспринимается как обычное, всегда существовавшее, хотя перечисленное по меркам истории появилось сравнительно недавно. Развитие науки и техники происходит неравномерно. Конец XIX и ХХ век характеризуются чрезвычайно богатым развитием техники.
    Особенно быстро развитие техники и технологии происходило после окончания второй мировой войны: появились микроэлектроника, робототехника, автоматизированное производство и автоматические методы его проектирования, биотехнология, лазеры, атомная энергетика, реактивная авиация и космическая техника, специальное материаловедение, компьютеры, коммуникационно-вычислительные сети т.п. Основоположник кибернетики Н.Винер ещё в 1949году писал, что современная техника обладает неограниченными возможностями, как для добра, так и зла. В условиях рыночного производства и свойственного ему стремления к максимальным прибылям социальное зло более вероятно, чем добро. Это делает необходимым социальную реакцию государства на развитие техники. Совместное рассмотрение истории техники, экономики и общества дает возможность при объективном научном анализе оценить ход исторического процесса, предвидеть будущее развитие общества. Однако это предмет особого исследования. Развитие техники и технологии во все увеличивающихся объемах таит в себе опасность истощения невозобнавляемых природных ресурсов, нарушения природного равновесия, что может привести человечество к глобальному неблагополучию. В этой связи возрастает роль познания закономерностей и тенденций развития производительных сил, техники и технологий, необходимого для понимания содержания, перспектив и последствий развития техники и их влияния на экономику, экологию и общество.

    I.2. Содержание понятия "Техника".

    Слово "техника" с греческого переводится как "искусство", "мастерство", "сноровка". Таким образом, это скорее методы и способы труда, технология.
    В русском языке техника и технология являются разными понятиями. Техника - это машины, устройства, средства труда для удовлетворения производственных потребностей общества, общественного производства. Технология - это совокупность методов и средств производства продукции того или иного вида.
    Основой материальной жизни человека является целенаправленный труд, начиная от примитивного в начальный период развития до высококвалифицированного в настоящее время.
    Труд - целесообразная деятельность человека, направленная на создание ценностей для удовлетворения своих потребностей. При этом происходят затраты умственной и физической энергии человека, используются материалы, объекты и явления природы.
    Стремление к обеспечению эффективности труда проявлялось в использовании орудий труда. И если на начальном этапе применялись естественные орудия, то следующий важный этап характеризуется целевым изготовлением орудий труда, что является отличительной чертой человечества. Именно здесь берет начало интеллектуальная деятельность человека, которая путем эволюции привела от каменного топора и костяных ножей к сложным техническим устройствам и машинам - авиации и металлообрабатывающим станкам, автомобилям и сложнейшим приборам, ядерным реакторам и космической технике, современным вычислительным машинам и многому другому.
    В понятие "техника" входят:
    - совокупность технических устройств и машин (от простейших орудий труда до сложных технических систем);
    - совокупность различных видов технической деятельности по созданию этих устройств, включая исследования, проектирование, изготовление и эксплуатацию;
    - совокупность технических знаний, включая научно-технические и систематические, развивающиеся в системе общественного производства.
    I.3 Путь развития техники

    Уже самые древние люди, о которых мы знаем, делали орудия труда и пользовались ими. Человек, каким знаем его мы, пожалуй, не смог бы выжить без орудий труда, он слишком слаб и тщедушен, чтобы бороться с силами природы лишь своими руками и зубами. Первые люди были существами, весьма отличными от современного человека, и они, вероятно, сумели бы прожить и без орудий труда. Но только благодаря тому, что эти более примитивные человеческие существа научились пользоваться орудиями труда, и развился современный человек. При этом он в значительной степени утратил физическую силу и скорость передвижения, характерные для первобытного человека, с лихвой восполнив эти потери развитием мозга, рук и глаз, что позволило ему поставить себе на службу многочисленные орудия и машины и сделало его властелином мира.
    Уже ремесленники Египта и Месопотамии производили весьма разнообразные предметы высокого качества, Кузнецы по меди около 3000 года до н.э. изготовляли топоры, тесла, стамески, долота, сверла, ножи, пилы, гвозди, скобы, иглы, бритвы, пинцеты и т.д. Плотники делали челны, колесницы, мебель, арфы и лиры; примерно к 2800 году до н.э. ремесленники уже употребляли шестислойную фанеру. В захоронениях тех времен найдены очень красиво сделанные предметы, что говорит о высоком уровне мастерства, которого достигли тогда ремесленники, обеспечивая своих правителей предметами не только на всю их земную жизнь, но и на потустороннюю.
    Способность этих новых государств организовать трудовые процессы больших масштабов весьма благоприятно при осуществлении крупных ирригационных работ, явившихся источниками небывалого процветания. Но ирригация выходит за рамки этой книги; поэтому мы иллюстрируем результаты организации труда на другом величайшем (хотя и менее полезном) примере - египетских пирамидах. Большая пирамида Хеопса была поострена примерно из 2300000 каменных глыб общим весом 5750000 тонн. Средний вес глыбы составляет 2,5 тонны, а максимальный вес составляет 15 тонн (в тоже время для других целей египтяне вырубали из скалы, обрабатывали и перевозили глыбы весом до 200 тонн).
    Бронза, являвшаяся слишком редким и дорогим материалом, мало расширяла власть человека над природой. В больших количествах из нее никогда не делали земледельческих орудий.
    Только научившись пользоваться железом как бронзой, люди сумели порвать сдерживающие их путы. Но технология выплавки железа из руд и производства из нее средств труда оказалось весьма сложным делом.
    Дешевое и повсеместно встречающееся железо в корне изменило образ жизни человека. Земледелец получил, наконец, оружия труда, чрезвычайно повысившие производительность труда при обработке земли. До 1000 года до н.э. в Палестине уже железные мотыги, лемехи, серпы и ножи. Железный топор позволил примерно с 700 года до н.э. производить расчистку под посевы больших лесных массивов и расширить земледелие в Европе. Вскоре греческие и римские земледельцы начали широко применять самый разнообразный железный инвентарь, в том числе лопаты, заступы, вилы, кирки, мотыги, косы и секачи. Ножницы для стрижки овец были изобретены примерно в 500 году до н.э. (до этого шерсть выщипывали).
    С появлением железа и ремесленник получил более разнообразные орудия труда, и притом орудия лучшего качества. К 500 году до н.э. плотники уже пользовались лесопильной рамой и двуручной пилой. Более того, у них было больше различных элементов из железа, чем прежде из бронзы и камня. Эти орудия пополнились буравом приблизительно к 400 году до н.э. Кузнецы уже к 500 году до н. э. работали с клещами, тисками, зубилом, сверлами и более совершенными кузнечными мехами. У них имелись специальные молоты нескольких видов, чего не было у их предшественников в бронзовом веке. Новые и более совершенные орудия повысили производительность труда ремесленников, укрепляя тем самым их экономическое положение. С распространением железа во всех областях стали рушиться барьеры между классами, которые в бронзовом веке приостановили прогресс. Не удивительно поэтому, что здесь мы видим новую волну фундаментальных изобретений.
    Блок был изобретен, по-видимому, в начальный период железного века. Это очень нужное приспособление, казалось бы, легко могли изобрести люди, знакомые с колесом. Однако же, по имеющимся довольно достоверным данным, известно, сто египтяне бронзового века не поднимали паруса с помощью блока и определенно не пользовались им на крупных строительных работах.
    К 450 году до н.э. греки превратили блок в элементарный подъемник. К этому же времени получил распространение вертикальный ворот, а к началу нашей эры вошли в обиход двуноги с талями.
    Токарный станок, первый и самый важный представитель машин для технической обработки, явился, видимо, продуктом новой волны изобретений начала железного века. Это изобретение могло относится либо к 1200, либо к 1000 году до н.э. Достоверно же установлено, что к 800 году до н.э. токарный станок уже вошёл в обиход.
    Среди образованных людей, серьёзно занимавшихся вопросами механики, самым
    выдающимся был Архимед (287-212 годы до н.э.)- один из величайших математиков
    всех времён. Разработав теорию рычага, он фактически положил начало теоретической механике (правда, в античные времена эта наука не принесла почти никакой пользы, пока к ней не обратились снова в конце средневековья). Архимеда принято считать изобретателем также и винтового насоса, который носит его имя и который начал применяться в ирригации примерно в это время. Наряду с этим, Архимед изобрёл и построил оборонительные механизмы для защиты города Сиракузы столь большой силы, что (как гласит предание) атакующие римляне в страхе разбегались при появлении странных машин на стенах городской крепости.
    Герон из Александрии (умер приблизительно в 70 году до н.э.) оставил трактаты, в которых описываются многие бывшие тогда в употреблении механизмы. О двух изобретениях Герона следует упомянуть особо. Одним из них, безусловно, была ветряная мельница (хотя и существуют некоторые сомнения в отношении действительного смысла одного важного слова в его описании), которая приводила в движение меха особого зацепного приспособления с падающим грузом. Другое изобретение - простейшая паровая турбина, способ которой иллюстрируется на рис.
    Развитие общества и его потребностей в середине века (VI-XVII вв.) привели к появлению энциклопедически знающих в равной степени умеющих ученых и инженеров, но технические знания этого времени носили в основном эмпирический характер.
    В это время происходило развитие ремесел, торговли, возникали города как центры ремесла и торговли. Осваивались новые источники энергии - ветер и вода. Возник и получил распространение способ производства. Труд ремесленника отличался тем, что производимое изделие выполнялось в ручную, причем как простое, так и сложное изделие выполнялось одним рабочим.
    Следующим этапом способа развития производства является появление мануфактуры, которая, хотя еще не является современной промышленностью с ее машинами, но не представляет собой уже ни средневековое ремесло, ни домашнюю промышленность.
    Слово мануфактура составлено из двух слов: (рука) и
    (сделанный, изготовленный). Важнейшими отличительными чертами мануфактуры являются: с одной стороны, соединение разнородных самостоятельных ремесел, с другой - разделение разнородных операций одного и того же ремесла между различными рабочими.
    Хотя все изложенное привело к видоизменению ремесленного труда в мануфактуре, искусство ремесленника еще остается основой мануфактуры. Даже паровая машина не вызывала сама по себе промышленного переворота. Переворот начался с изобретения рабочей машины.
    Прежде чем рассматривать дальнейшую эволюцию техники, рассмотрим определение машины. Для понятия "машина" существует множество определений.
    По Ф.Рёло (XIX век) машина - есть соединение способных к сопротивлению тел, устроенное таким образом, чтобы действующие на них силы производили определенные движения 9, том 36, с 829. Современное определение машины звучит несколько иначе 10: машина (фр. лат. )- сооружение-механизм или сочетание механизмов, осуществляющие определенные целесообразные движения для преобразования энергии (м.-двигателя), изменения формы, свойств, состояния или положения предмета труда (м.-орудия, рабочие машины), сбора, передачи, хранения, обработки и использования информации(ЭВМ).
    Таким образом, определение машины содержит следующие положения:
    1. машина предназначена для выполнения полезной механической работы или преобразования энергии;
    2. Вид источника движения (двигатель) не предопределяет понятие машины;
    3. рабочий ход процесса обработки происходит без участия рабочего, т.е. исполнительными органами в процессе обработки машина управляет сама.
    Основными разновидностями машин являются:
    " Энергетическая машина - машина, предназначенная для преобразования энергии. Структура энергетической машины включает источник энергии и преобразователь. Источник энергии может естественным и искусственным (химические).
    " Технологическая машина - машина, предназначенная для обработки предмета, изменения его размеров, формы, свойств или состояния
    " Транспортная машина - машина, предназначенная для перемещения людей и грузов.
    Любая развитая технологическая машина включает двигатель - энергетическую машину, предназначенную для преобразования энергии любого вида в механическую энергию твердого тела; передаточный и исполнительный механизмы. Исполнительный механизм, получив энергию и движение от двигателя через передаточный механизм, совершает своими органами технологические операции. Передаточный механизм служит для согласования скорости двигателя и исполнительного механизма.
    По аналогичной схеме построены и транспортные машины. Исполнительный механизм в таких машинах является колесным либо гусеничным двигателем (для наземных транспортных машин), гребным винтом (для морского транспорта), воздушным винтом (для нереактивных летательных аппаратов, например, турбовинтовых) и так далее.
    Современные двигатели в зависимости от используемого вида энергии разделяются на тепловые, электрические, гидравлические и пневматические.
    Наука и техника влияют друг на друга. Техника не только использует достижения науки, но и ставит перед ней новые задачи, вооружает ее средствами, расширяющими границы познания. Развитие техники и фундаментальных наук привели в середине ХХ века к возникновению сложной системы технических наук, проникшей во все сферы жизни общества и вызвавшей стремительное развитие техники. Практически в течение одной человеческой жизни возможности людей изменились в тысячи раз. Это появление получило название научно-технической революции (НТР).
    Основными направлениями НТР явились:
    " Расширенное технологическое использование электричества;
    " Создание полупроводниковой техники;
    " Использование атомной энергии в мирных целях;
    " Широкое внедрение радиоэлектроники во все сферы деятельности человека, ее микроминиатюризация;
    " Улучшение свойств природных материалов и создание искусственных материалов с заданными свойствами;
    " Космические исследования и технологии;
    " Вычислительная техника, создание ЭВМ и ПЭВМ;
    " Автоматизация производства и управление на основе использования ЭВМ;
    " Информационные технологии;
    " Новые производственные технологии, основанные на использовании новейшей техники.







    Крупнейшие изобретения и технические разработки ХХ века



    Время Нововведение Сферы преиму- Области науки,
    начала ма- щественного породившие
    сштабной применения нововведение
    реализации



    1 2 3 4
    1900-е Электрифицированный Т Физика (электротехника),
    транспорт (трамвай, механика
    электровоз, судно с
    электроприводом)
    10-е Авиация винтомоторная Т Физика(аэродинамика),
    механика
    20-е Конвейерные П Механика,теория
    производственные управления
    системы
    20-е Радиолампы и ламповая И Физика(физическая эле-
    радиоэлектроника ктроника, радиофизика)
    20-е Радио и радиовещание И,МИ Физика(радиофизика, ра-
    диотехника, акустика)
    30-е Звуковое кино МИ Физика(оптика,акустика,
    радиотехника)
    30-е Цветное кино Н,И,У Физика(оптика),химия
    30-е Механические и Н,И,У Математика(прикладная),
    электромеханические физика(электротехника),
    вычислительные устройства механика
    30-е Дальняя(высокочастотная И,У Физика(радиотехника,
    многоканальная) телефонная электротехника)
    и телеграфная связь
    30-е Люминесцентные источники Э,К Физика(оптика,электро-
    света физика,электротехника)
    30-е Синтетический каучук М Химия органическая
    40-е Антибиотики З,СХ Биология(микробиология,
    физиология),медицина
    40-е Автоматические линии в маши- П О Механика,теория управ-
    ностроении и др. отраслях ления
    обрабатывающей промышленности
    40-е Аналоговые вычислительные Н,И,У Математика
    машины на ламповых элементах
    40-е Магнитная запись звуков и Н,И,У Физика(электрофизика),
    электрических сигналов электротехника,акустика
    40-е Ядерные реакторы Н,Э,Т Физика(ядерная,теплофи-
    зика),теплотехника,хи-
    мия(радиохимия,химия
    металлов),материало-
    ведение
    40-е Искусственные белки из М,П,СХ Химия(органическая,
    нефтехимического и биохимия),биология
    древесного сырья
    40-е Синтетическое жидкое Э,Т Химия(органическая),
    моторное топливо Физика(теплофизика)
    50-е Ракетная и космическая Н,Т,НК Физика(аэродинамика,
    техника теплофизика),механика,
    химия, материаловедение


    1 2 3 4
    50-е Полупроводниковые приборы (транзисторы) И, Н Физика (твёрдого тела, радиофизика, физическая и полупроводниковая электроника)
    50-e Атомные электростанции Э Физика (ядерная), теплотехника, теплофизика, электротехника, химия, радиохимия, материаловедение
    50-e Полимерные материалы (пластмассы, волокна др.) М, К, СХ Химия (органическая), механика
    50-e Оптические квантовые генераторы (лазеры) Н, О, И, З Физика (квантовая, твердого тела), оптика, радиохимия, материаловедение
    50-e Непрерывное литьё заготовок (в сталеплавильном производстве) П, О Химия (неорганическая), физика (металлов, теплофизика), механика
    50-e Производство стали прямым восстановлением обогащённой руды П, М Химия (металлов), физика (теплофизика), материаловедение
    50-e Применение радиоактивных изотопов, радиохимическая обработка материалов П, Н, М, СХ Физика (ядерная), химия (радиохимия)
    50-e Электрофизические и электрохимические технологии обработки материалов О, П Физика, механика, химия
    40-е
    70-е Микробиологические технологии (кроме генной инженерии) П, З, СХ Биология (микробиология), химия (органическая, биохимия)

    1 2 3 4
    50-е Порошковая металлургия О, П, М Химия неорганическая, химия металлов, физика металлов, теплофизика, механика
    50-е Ультразвуковая диагностика (в промышленности и медицине) И, Н, З Физика (акустика, радиотехника), материаловедение, физиология, медицина
    50-е Станки с числовым программным управлением О, П Математика (прикладная), физика (радиотехника), механика
    50-е Электрофотография (ксерокопия) И, Н, У Физика (электрофизика, оптика), химия (неорганическая)
    60-е Цифровые вычислительные машины на полупроводниковых приборах (дискретных) И, Н, У Математика (прикладная), физика (твёрдого тела, физическая электроника, радиотехника)
    60-е Твёрдотельная полупроводниковая электроника микроэлектроника И Физика (твердого тела, электрофизика, физическая электроника), материаловедение
    60-е Голографические пространственные изображения И, Н, МИ Физика (оптика, квантовая механика)
    60-е Искусственные алмазы М, О Физика (твёрдого тела, высоких температур), механика
    70-е Цифровые вычислительные машины на интегральных схемах И, Н, У Математика (прикладная), физика (твердого тела, физическая электроника, радиотехника)
    1 2 3 4
    70-е Автоматизированное проектирование Н, П Математика (прикладная)
    70-е Мембранная технология П Химия, материаловедение
    70-е Композитные материалы М Химия, механика, материаловедение
    70-е Оптические (волоконные) линии связи И, МИ, З Физика (оптика, радиофизика), химия (неорганических материалов), материаловедение
    70-е Самораспространяющийся высокотемпературный синтез М, О, П Физика (теплофизика), химия, механика
    70-е Генная инженерия Н, П, СХ, НК Биология, физиология
    70-е Роторно-конвейерные линии обработки материалов О, П, У Механика, теория управления
    70-е Промышленные работы и робототехника П, У Математика (прикладная), механика, теория управления
    70-е Компьютерная томография В, Н Физика (радиофизика и др.), математика (прикладная), механика, физиология, медицина
    70-е Гибкие автоматизированные производства П, У Теория управления, математика (прикладная), механика
    80-е Магнитно-гидродинамический генератор Э Физика (теплофизика, электрофизика, теплотехника, электротехника), материаловедение
    Ожидается в 90-х "Высокотемпературные" сверхпроводящие материалы Н, Э, (Т) Физика (низких температур, электрофизика), химия (неорганическая) материаловедение

    Обозначения:

    Н - научные исследования, конструирование и проектирование;
    М - материалы и пища;
    Э - источники энергии и энергетические установки;
    П - новые технологии и производственные системы;
    СХ - сельское хозяйство;
    О - обработка материалов;
    Т - транспортные средства и транспорт;
    У - системы и средства управления (кроме автоматизированных систем);
    И - системы и средства сбора, накопления, обработки и передачи информации (включая автоматизированные системы управления, кроме систем и средств массовой информации: печати, радиовещания, телевидения);
    МИ - системы и средства массовой информации и культуры;
    З - здравоохранение и медицина;
    К - коммунальное хозяйство и строительство;
    НК - прочие неклассификационные области (военные применения не учтены)

    Конец Лекции №1

    Курс: ИСТОРИЯ ТЕХНИКИ

    Лекция №2

    ОСНОВНЫЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ РАЗВИТИЯ ТЕХНИКИ

    2.1 Техническое образование как результат развития техники.
    История развития техники - история труда, открытий и изобретений, создания и совершенствования технических объектов и технологий. Это результат деятельности поколений учёных и инженеров. Поэтому инженерное образование является важной и неотъемлемой частью технического прогресса.
    Вследствие возникновения отраслей техники и формирования отраслевых технических наук подготовка инженерных кадров так же приобрела в значительной степени отраслевой характер. Специальное инженерное образование в Европе возникло в конце XVIII - начале XIX веков вследствие потребностей развития машинного производства на базе научного технического знания.
    В 1794 году в Париже была создана Политехническая школа. Она выпускала артиллеристов, морских, военных и гражданских инженеров, гидрографов и технологов. Школа давала физико-математическое и техническое образование. В начале XIX века была введена дисциплина о построении машин, а в середине XIX века - динамика машин.
    В 1829 году в Париже открылась центральная школа искусств и мануфактур, выпускавшая гражданских инженеров, директоров фабрик, преподавателей прикладных наук.
    В России открылись в 1803 году Лесной институт, в 1810 году - Институт корпуса инженеров путей сообщения, в 1828 году - Практический технологический институт, в 1855 году - Артиллерийская академия. К началу XX века в России работали уже 15 высших технических учебных заведений (в том числе Московское высшее техническое училище, Санкт - Петербургский политехнический институт, Электрический институт, политехнические институты в Харькове, Киеве, Новочеркасске и т.д.). Однако инженеров до 1917 года не хватало.
    Во время индустриализации в период 20-30-х годов в СССР было открыто значительное число технических вузов, которые смогли подготовить достаточное количество инженерных кадров и обеспечить ими бурно развивающуюся промышленность и научные учреждения, создать металлургию, машиностроение, энергетику, авиацию, военную технику, радиотехнику, судостроение. На этой основе была обеспечена победа в Великой Отечественной войне 1941-1945 годах. В послевоенные годы уровень научно-технического развития страны позволил создать атомное оружие, атомную энергетику и многое другое.
    Происходят изменения и в методах обучения инженеров. Возможности современных технических средств, включающих компьютеры различного назначения, позволяют создавать системы имитационного моделирования, а так же системы тренировки и обучения - тренажёры. В сочетании с традиционными методами это позволяет интенсифицировать обучение, повысить его качества и информативность. Инженерная деятельность требует в настоящее время подготовки специалистов трёх видов:
    - инженеров-производственников, выполняющих функции технологов, организаторов производства и эксплуатационников. Подготовка их осуществляется с учётом, в основном, практической ориентации;
    - инженеров-исследователей-разработчиков, связанных с научно-исследовательской и опытно-конструкторской работой, имеющих глубокую научно-исследовательскую подготовку;
    - инженеров-системотехников, задача которых - организация и управление сложной инженерной деятельностью, комплексные исследования и системное проектирование. Для образования этого вида инженеров важны и характерны междисциплинарные связи и гуманитарное образование (включая экономику, экологию и историю техники).

    Инженерная деятельность предполагает регулярное использование научных знаний, причем необходим системный подход к решению научно-технических задач. Инженер обязан оценить свою деятельность с отточки зрения экологической безопасности, социальной целесообразности и последствий. Цель инженерной деятельности - обеспечение многогранных потребностей человека путем реализации этих целей в технической продукцию. Поэтому проблемы профессиональной этики и социальной ответственности инженера перед обществом выходят на первый план.

    2.2 Основные закономерности развития техники.
    Рассмотрение эволюции техники позволяет сформулировать следующие основные закономерности и зависимости:
    1. развитие техники и технологии является отражением развития фундаментальных наук, производственных отношений человеческого общества, системы управления, конъюктуры рынка, материальных изменений в сфере производства.
    2. развитие техники соответствует степени познания законов природы и умения их использовать.
    3. совершенствование технических объектов происходит в соответствии с требованиями и конъюктурой рынка сбыта изделий на основе совершенствования материальной базы производства, технологии изготовления и устройства изделий, а также использования новых физических принципов действия.
    4. развитие техники и технологии оказывает существенные на социально-экономическое состояние общества, развитие и углубление научного познания мира, состояния рынков продукции.
    5. развитие техники и технологии происходит неравномерно, с ростом темпов развития по мере увеличения объемов научного знания и развития производства.
    6. развитие техники и технологии обуславливает на каждом этапе развития необходимость совершенствования организации экономики, систем хозяйственных и социальных отношений и управления, инженерного образования.
    7. с развитием техники и технологии усиливается значение ее гуманизации, создания и развития экологически чистых производств, материало- и энергосберегающих технологий.

    2.3 Закон прогрессивной эволюции техники.
    Точного и единообразного формулирования законов развития техники пока нет. Рассмотрим те из них, которые получили наибольшее распространение среди авторов работ по истории техники.
    ФОРМУЛИРОВКА ГИПОТЕЗЫ О ЗАКОНЕ. Действие закона прогрессивной эволюции в мире техники аналогично действию закона естественного отбора Дарвина в живой природе. Он отвечает на вопросы, почему происходит переход от предыдущего поколения ТО к следующему улучшенному поколению; при каких условиях, когда и какие структурные изменения происходят при переходе от поколения к поколению.


    Рисунок 2.1 Закономерность изменения критерия развития ТО при неизменном принципе действия.

    Таким образом, суть закона состоит в том, что в ТО с одинаковой функцией каждый переход от поколения к поколению вызван устранением возникшего главного дефекта (дефектов), связанного с улучшением какого-либо (показателя) развития при наличии определенных технико-экономических условий. Если же рассматривать все переходы от поколения к поколению, т.е. всю историю конструкторско-технологических решений на трех уровнях. Это
    - уровень улучшения параметров технического объекта (ТО);
    - уровень технического решения (ТР);
    - уровень физического принципа действия (ФПД).
    При этом необязательно, чтобы возможности предыдущего ТО по ТР или ФПД были полностью исчерпаны.
    Для некоторых классов ТО в будущем, по-видимому, станут более частными случаи указанных скачков к новым техническим решениям или по принципу действия без исчерпания возможностей предыдущих. Этому способствует создание мощных систем автоматизированного проектирования, включающих системы поискового конструирования с выбором глобально оптимальных решений.
    Особо хотелось бы указать на необходимость и целесообразность исследований, связанных с осмысливанием и привязкой гипотезы о законе прогрессивной эволюции к конкретному классу ТО, по которому ведется разработка новых поколений. Уточненная объективно ориентированная формулировка закона позволит конкретизировать и достаточно полно выделить критерии развития, главные дефекты, частные закономерности изменения конструкции и т.п.
    Это тем более важно, что суммарное действие закона прогрессивной конструкторской эволюции даже за короткое обозримое время часто приводит к поразительным результатам. Так, например, только за 50 лет с 1910-х до 1950-х годов ХХ века удалось облегчить дизель-мотор в 250 раз при сохранении одной и той же мощности; расход металла на 1 л.с. мощности двигателя уменьшился в 80 раз; паросиловые установки на электростанциях облегчены в 25 раз и т.д. Исследования прогрессивной конструктивной эволюции отдельных классов ТО позволяют не только объяснить такие удивительные результаты, а главное - извлечь в полной мере, обобщить и использовать в последующем ценный инженерный опыт.
    Закон прогрессивной эволюции представляется полезным использовать на начальных стадиях проектирования новых поколений ТО, при выполнении работ по анализу и осмыслению истории техники, прогнозированию развития техники.
    2.4. Закон соответствия между функцией и структурой.
    На философском уровне соответствие между функцией и структурой ТО изучалось и обслуживалось на протяжении многих веков. При этом для живых организмов отмечалось удивительное соответствие между функцией и структурой (рука). Позже такое соответствие стали отмечать в ТО.
    Главная суть закона заключается в том, что в правильно спроектированном ТО каждый элемент от сложных узлов до простых деталей и каждый конструктивный признак имеют вполне определенную функцию (назначение) по обеспечению работы ТО. И если лишить такой ТО какого-либо элемента или признака, то он либо перестанет работать (выполнять свою функцию), либо ухудшит показатели своей работы. В связи с этим правильно спроектированных ТО нет "лишних деталей". Это главная суть соответствия между функцией и структурой лежит в основе всей познавательной деятельности, связанной с анализом и изучением существующих ТО и всей проектно-конструкторской деятельности по созданию новых ТО.
    На основе этого закона целесообразно проводить анализ функциональной структуры (ФС) ТО, который обычно сводится к следующему:
    1. оценка функциональной ценности каждого элемента (узла или детали в машине, машины или станка в технологическом комплексе) с точки зрения его исключения и передачи его функции другому элементу.
    2. выделение в ФС комплекса функций в целях их реализации одним автономным техническим средством.
    3. оценка целесообразности изменения потоковой ФС и выбора более рациональной последовательности функциональных элементов.
    4. оценка целесообразности разделения функций элементов, выполняющих 2 и более функции.
    5. проверка полноты ФС в соответствии с закономерностью функционального строения данного класса ТО. Оценка целесообразности введения новых функциональных элементов.
    6. выделение функций, выполняемых человеком, и оценка возможности и целесообразности их выполнения техническими средствами.
    7. оценка возможностей использования ФС ТО, выполняющих близкие и аналогичные функции и имеющих опережающие темпы развития по сравнению с разрабатываемым классом ТО.
    Эти же идеи могут быть использованы при разработке методов поиска более рациональных ФС интересующего класса ТО.

    2.5 Закон стадийного развития техники
    В этом законе отражены революционные изменения, связанные с передачей техническим средствам функций, ранее выполнявшихся человеком. Формулировка закона по (I) имеет следующий вид:
    ТО с функцией обработки материального предмета труда имеют четыре стадии развития, связанные с последовательной реализацией с помощью технических средств четырех фундаментальных функций и последовательным исключением из технологического процесса соответствующих функций, выполняемых человеком:
    1. На первой стадии ТО реализует только функцию обработки предмета труда (технологическая функция).
    2. На второй стадии , наряду с технологической, ТО реализует еще одну функцию обеспечения энергией процесса обработки предмета труда (энергетическая функция).
    3. На третьей стадии ТО реализует еще функцию управления процессом обработки предмета труда .
    4. На четвертой стадии ТО реализует также и функцию планирования для себя объема и качества продукции , получаемой в результате обработки предмета труда ; при этом человек полностью исключается из технологического процесса, кроме более высоких уровней планирования.
    Примеры стадийного развития ТО даны в таблице 2.1.


    Из технических соображений пользуются или - при самых малых напорах всегда - полными реактивными трубами (турбина Френсиса, пропеллерная турбина), или - при самых больших напорах всегда - активными парциальными турбинами (колесо Пельтона).

    3.2.3. Поршневые паровые машины.

    Возникновение машинного производства в конце XYIII века требовало создания мощного и универсального по использовонию двигателя. Этот двигатель должен был избавить промышленность от привязанности к притродным источникам энергии , в частности к водным. Таким двигателем явилась поршневая паровая машина. Способность пара производить работу была известна еще в глубокой древности, однако был необходим достаточно мощный и компактный агрегат, который можно было бы использовать в приводах рабочих машин.
    Одной из первых паровых машин была пароатмосферная машина Денни Папена (1647-1714); схема ее показана на рис.3.5. В ней имелся цилиндр с поршнем , в который до поршнязаливалась вода. Вода подогревалась для получения пара , поднимавшего поршень до верхнего положения. После этого нагрев устраняли и холодной водой охлаждали цилиндр. Пар в цилиндре конденсировался и атмосферным давлением пошень опускался , поднимая через систему блоков полезный груз . Здесь, по существу, объединились в одном агрегате устройство для производства пара и машина-двигатель. Нагрев цилиндра был неудобен. Этот недостаток устранил Т.Сэвери в 1698г. в своем паровом насосе (рис.3.6.). Здесь паровой котел был уже отделен от машины-двигателя, но работа пара и его конденсация по-прежнему происходили в одном и том же сосуде. Машина была очень неэкономична (она потребляла до 80кг угля на 1 л.с. в час), но широко использовалась в XYIII веке. В 1707г такая машина была приобретена Петром I для снабжения фонтанов Летнего сада водой.
    Томас-Ньюкомен в 1711г связал поршень с одним концом балансира, а второй - со шлангами водоотливного насоса. Устройство машины приведено на рис.3.7. В ней пар поднимал поршень, охлаждающая вода впрыскивалась в цилиндр, а не охлаждала его снаружи.
    Позднее Смитон в 1772г рассчитал необходимые соотношения размеров машины. Мощность машины Ньюкомена составляла 8л.с. , а расход топлива - 25кг угля на 1л.с. в час. В России машина Ньюкомена в 1772г была установлена в Кронштадте для откачки воды из дока. Несмотря на сравнительноширокое распространение, пароатмосферная машина Ньюкомена не могла удовлетворять потребности промышленности , так как была громоздка, имела неравномерный ход, была неэкономична и использовалась только для подоподъема.
    Машина И.И.Ползунова (1729-1766), изготовленная в 1765г , была первым универсальным тепловым двигателем (схема машины показана на рис.3.8.). Она имела отдельный паровой котел , куда пар поступал через автоматический водопарораспределитель в два цилиндра поочередно. Непрерывное рабочее усилие обоих цилиндров передавалось на общий шнив, вал которого управлял распределением и передавал момент на вал насоса или воздуходувные меха. В 1766г , уже после смерти Ползунова, машина была пущена, но через несколько лет сломана и забыта. Несмотря на новшества и универсальность, машина Ползунова была пригодна только для возвратно-поступательного привода и имела недостатки, типичные для всех пароатмосферных машин.
    Джеймс Уатс (1736-1819), анализируя работу пароатмосферных машин, пришел к выводу о необходимости производить конденсацию пара в отдельном конденсаторе и не охлаждать цилиндр. В 1781г Уатт запатентовал пять механизмов преобразования качаательного движения в непрерывное вращательное, а в 1784г получил патент на универсальный тепловой двигатель (рис.3.9.). Кривошипно-шатунный механизм был изобретен ранее французом Пикаром.
    В 1784г Уатт построил и испытал машину двойного действия с управляющим золотниковым устройством, маховичным устройством выравнивания вращательного движения и механизмом преобразовательного движения штока во вращение. Для обеспечения постоянства частоты вращения подача пара в машину регулировалась механическим ценробежным регулятором с помощью дроссельной заслонки в пароподводящей трубе. Машина была оборудована конденсатором, использована отсечка и расширение пара.
    В середине 80-х годов XYIII века принципы устройства паровой машины были окончательно отработаны и она нашла широкое применение в промышленности. В 1800г в Великобритании и Ирландии работала уже 21 машина Уайтта общей мощностью 3649л.с. Наличие такого двигателя послужило мощным толчком развития машиностроения, транспорта, металлургии и других отраслей промышленности. В течение почти всего XIX века поршневые машины оставались основными энергетическими машинами, сохраняя принципиальное устройство машины Уатта. Однако система передачи энергии от парового двигателя к тезнологическому оборудованию была весьма сложной, громоздкой и неэкономичной. Мощная паровая машина, расположенная вне цехов в первом этаже, вращала с посмощьюприводного ремня,проходящего через все этажи заводского здания,систему валов.Под потолком вдоль цехов тянулись трансмиссионные валы со шкивами,от которых ременной передачей энергия передаваласьк к станкам. Создавалось нагромождение валов и ремней,заполнявших цеховые пролёты,шумевших и небезапасных в эксплуатации.
    Изминения в системе привода технологических машин стали возможны в 80-90-х годах XIX века с появлением электродвигателей (см.ниже).Электродвигатели оказались значительно эконамичней и компакней,надёжней и безопасней в работе,чем поровая машина с трансмисиями.

    3.2.4.Паровые турбины.

    90-е годы XIX столетия озноменовались широкимстроительством электростанций.Развитие электроэнерргетики потребовали создания быстроходного и экономичного двиготеля. В это время разрабатывались поршневые паровые машины для привода электрогенераторов с частотой вращения до 200-400 об/мин.Однако они не соответствовали возрастающим требованиям электроэнергетики : были маломощны,неэкономичны,недостаточно быстроходны.Этим требованиям соответствовала паровая турбина,имеющая ряд органических достоинств по сравнению с поршневой машиной (рабочее непрерывное врощение практически с любой необходимой частотой,более высокий КПД,мощность до сотен тысяч киловатт).Эксплуатация турбины была дешевле,чем поршневой машины.Всё это сделано поровую турбину основным двиготелем электростанций и судов.
    Идея использования кинетической энергии пара была впервые реализована в крутящимся шаре Герона. Простейшей активной турбиной было "колесо" итальянского ученого Бранка (XYIIв). В этом устройстве пар подавался на колесо с ячейками и вызывал его вращение, но для технической реализации турбины не было ни потребности, ни необходимого уровня развития техники.
    Активная работа над созданием паровой турбиныначалась в конце XIX века. Наиболее удачные решения были даны шведом К.Лавалем и англичанином Ч.Парсоном. Первый патент на реактивную турбину простейшего типа Лаваль получил в 1883г. В 1989г Лаваль запатентовал одноступенчатую реактивную турбину, состоящую из рабочего колеса с большим числом вогнутых лопаток, на которые из четырех паровых сопел подавался пар (рис.3.10.). Пар с большой скоростью проходил по лопаткам, создавал давление на них, которое вызывало вращение колеса. Уже в 1895г. Лаваль демонстрировал турбину мощностью 5л.с. на 30 000 об/мин, а позднее мощностью 350л.с. Турбина Лаваля была несовершенна и развитие турбин пошло по схеме турбин Парсонса (1884г). Турбина Парсонса была реактивной и использовала энергию не только изменения направления пара, но силы реакции, возникающие при расширении пара в лопаточных каналах рабочего колеса. На валу турбины размещалось несколько вращающихся реактивных колес с лопатками, между которыми размещались неподвижные ряды таких же лопаток, направленных в другую сторону ( реактивные лопатки). Реактивные лопатки представляли аппарат, в котором потенциальная энергия пара превращалась в кинетическую. Форма лопаток обеспечивала уменьшение сечения межлопаточных каналов по направлению стечения пара. Таким образом, турбина Парсонса была многоступенчатой. В 1913г. единичная мощность турбин Парсонса достигла 2500кВт. Устройство турбогенератора с турбиной Парсонса показано на рис.3.11.
    В 1899г. французский инженер Огюст Рато создал активную многоступенчатую турбину, получившую распространение в Европе; аналогичную турбину в США сконструировал Ч.Кертис. Основными производителями паровых турбин были: в Германии - "Всеобщая компания электричества", в Англии - "Джен Браун", в США - "Дженерал электрик" и "Вестингаус".
    В 1910г. единичная мощность паротурбинного агрегата не превышала 25000кВт. В 1959г. она повысилась уже до 100-150 тыс.кВт. Для обеспечения экономичности турбин путем повышения КПД и снижения удельного расхода пара в современных турбинах увеличены давление и температура пара. Используется пар с начальными параметрами 13-24 МПа и 560град. При этом КПД достиг 40% (против 5-6% на первых электростанциях и 9-11% в начале 20-х годов). Дальнейшее повышение параметровпара затруднительно, так как требует использования более совершенных материалов и глубокой деминерализации питательной воды.
    Повышение экономичности и мощности тепловых электростанций потребовало развития и совершенствования топочно-котельной техники. В 30-х годах в крупных топках использовалось твердое топливо в пылевидном состоянии. В 40-е годы появились прямоточные котлы конструкции профессора Л.К.Рамзина, в которых сжигали дробельный уголь, причем, расход угля на крупных электростанциях составлял не более 3000г/кВт.ч. В конце XX века паровая турбина осталась основным двигателем тепловых и атомных электростанций.
    Единичная мощность одновальных турбин достигла 500-800 тыс. кВт. Они выполняются обычно комбинированными активными или активно-реактивными, многоступенчатыми. В двухвальном исполнении мощность турбин повысилась до 1.2 млн. кВт и выше. Самая мощная паровая турбина построена фирмой "ББС Браун Бовери" и имеет мощность 140 МВт. Перспективы развития турбин связаны с повышением параметров пара, а это может быть сделано при наличии новых высокопрочных материалов.

    Конец лекции №3.

    Проф.М.И.Ильин
    КУРС: ИСТОРИЯ ТЕХНИКИ
    Лекция № 4. Двигатели внутреннего сгорания. Электродвигатели.
    4.1. Двигатели внутреннего сгорания (ДВС).
    В течение многих тысячелетий огонь для человека был только источником тепла и служил для приготовления пищи. Затем человек научился использовать его для выплавки и обработки металла. И только к концу XVII в. люди поняли, что пользуются лишь ничтожной частью наследства Прометея. Они поняли, что огонь можно заставить двигать по земле экипажи, по воде - суда, забивать сваи. И все это под силу устройствам, преобразующим тепло в работу, - тепловым двигателям.
    Сегодня любому школьнику известны такие двигатели, как паровые двигатели, как паровые машины, паровые и газовые турбины, двигатели внутреннего сгорания, реактивные и ракетные двигатели. Существуют и менее известные конструкции, например, двигатели с внешним подводом теплоты. Жизнь современного человека трудно представить без тепловых двигателей. На транспорте главным двигателем является двигатель внутреннего сгорания, около 80% электроэнергии вырабатывается на тепловых электростанциях. Все, что окружает нас и служит нам в повседневной жизни - дома, мебель, одежда и даже пища, изготовлено с помощью машин, приводимых этими двигателями. Наша зависимость от них значительно больше, чем зависимость наших предков от лошади.
    Тепловые двигатели, которые окружают нас теперь повсюду, кажутся нам привычными. Но путь к их созданию был совсем не простым. Были и выдающиеся открытия. Были и разочарования.
    В паровых двигателях (поршневой машине и турбине) генератором рабочего тепла - пара, тепловая энергия которого превращается в механическую, является паровой котел. Это делает паросиловые установки громоздкими и непригодными для обеспечения большой мощности на единицу массы двигателя, например, в различных видах транспортных машин.
    Основная идея двигателя внутреннего сгорания - объединение в одно целое генератора рабочего тела, получающегося путем сжигания топлива, и рабочей машины, превращающей тепловую энергию рабочего тела в механическую. Впервые эту идею реализовал в 1860 г. французский механик Этьен Ленуар (1822-1900 гг.). Он изобрел двухтактный двигатель внутреннего сгорания двойного действия (рис. 4.1). Двигатель напоминал конструктивно паровую машину, но работал на смеси светильного газа и воздуха, а для зажигания смеси служили две электрические свечи, ввернутые в крышку цилиндра. Однако двигатель был очень несовершенным: зажигание было ненадежно, давление в цилиндрах низкое, охлаждение требовало большого количества воды. Конструкция и принцип действия двигателя нуждались в совершенствовании.
    принцип четырехтактного двигателя на легком топливе, в котором горючая смесь перед воспламенением предварительно сжималась, что увеличивало экономичность двигателя, был предложен французским инженером А. Бо ле Рошем в 1862 г. и реализован немецким конструктором Н. Отто (1832-1891 гг.) в 1876 г. В качестве топлива использовался горючий газ низкого давления. Двигатель был тихоходен и имел большую массу. Топливный бак - газовый баллон - был очень большим, что делало двигатель непригодным для транспорта. Поэтому двигатель Отто использовали в стационарных условиях.
    После появления бензина начались работы по созданию бензинового двигателя, в результате чего он занял ведущее место на транспорте.
    В 80-х годах XIX века русский моряк О.О. Костевич (1851-1916 гг.) предложил проект легкового двигателя с карбюратором. По его проекту был построен 8-цилиндровый ДВС для дирижабля.
    Наиболее удачный и легкий двигатель разработал и создал немецкий изобретатель Г. Даймлер (1834-1900 гг.). В 1885 г. он получил патент на этот двигатель. Первый двухцилиндровый двигатель Даймлера имел мощность 0,75 л.с. при 800 об/мин. Двигатель мог работать на газе и бензине, и был пригоден для транспортного использования. Он имел закрытый картер со смазочным маслом, радиатор для охлаждения воды. Запуск осуществлялся заводной рукоятью. Устройство одного из первых двигателй Даймлера показано на рис. 4.2.
    В 1887 г. австриец З. Маркус (1831-1898 гг.) предложил карбюратор для приготовления топливовоздушной смеси.
    Использование двигателя Даймлера требовало его совершенствования. В 1891 г. Даймлер построил первый четырехцилиндровый двигатель более совершенной конструкции и совместно с Майбахом - поплавковый карбюратор.
    В 1895 г. Р. Бош (1881-1942 гг.) изобрел магнето высокого напряжения, которое позволило обеспечить надежное зажигание. Бензиновый двигатель стал надежным. Мощность его увеличивается. В 1906 г. строили двигатели мощностью уже до 150 л. с.
    В 1895 г. Ч. Кеттеринг разработал электростартер для пуска двигателя.
    В XX веке шло непрерывное конструктивное совершенствование ДВС. Появились многоцилиндровые - образные двигатели, совершенствовались карбюраторы. Строились двигатели, как с водяным, так и с воздушным охлаждением. Увеличивается степень сжатия в цилиндрах. В 40-х годах она достигла 6,5-6,8 и имеет тенденцию к увеличению до 10-12. Увеличивается частота вращения вала двигателя. Используется электронное зажигание.
    Требование повышения экологической чистоты двигателя, уменьшения содержания токсичных веществ в выхлопе привело к созданию двигателей с верхним расположением клапанов, впрыском топлива в топливный коллектор и факельным зажиганием (форкамерно-факельное зажигание). Начинают использоваться нагнетатели воздуха. Это, кроме всего прочего, снижает расход топлива и увеличивает мощность двигателя. В конце 80-х годов возникла тенденция перевода ДВС на сжиженный газ. Одновременно с совершенствованием двигателей с возвратно-поступательным движением поршней ведутся поиски кардинально новых конструктивных решений.
    В 1957 г. Ф. Ванкелем был разработан роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания. Устройство двигателя показано на рис. 4.3. В двигателе применен вращающийся ротор (поршень), размещенный внутри корпуса с поверхностью камеры, имеющей форму эпитрохоиды. Ротор установлен на валу и жестко соединен с зубчатым колесом внутреннего зацепления, входящим в зацепление с центральной неподвижной шестерней. Грани ротора скользят по внутренней поверхности корпуса, отсекая переменные объемы камер. Практическое применение нашли трехгранные роторы с отношением радиуса шестерни и зубчатого колеса 2:3. Конструкция позволяет реализовать четырехтактный рабочий цикл без механизма газораспределения. Смесеобразование, зажигание, смазка, охлаждение и пуск принципиально аналогичен обычным ДВС. Масса и размеры двигателя в 2-3 раза меньше обычных поршневых ДВС, ход его более равномерен. Двигатель в тепловом отношении более напряжен, чем обычные, и требует высококачественных материалов, более сложно реализуется уплотнение поршня. Тем не менее, двигатель считается перспективным для широкого использования и выпускается серийно в Германии и Японии.
    Одновременно с двигателями на газообразных (горючий газ) или легко испаряемых (бензин) топливах разрабатывались двигатели на тяжелом топливе. Немецкий инженер Рудольф Дизель (1858-1913 г.г.) выдвинул идею создания "рационального теплового двигателя" и построил его в 1897г. (рис. 4.4.) Это был двигатель с механическим распылителем (компрессионное распыление топлива сжатым воздухом реализовать Дизель не смог) и самовоспламенением от сжатия. Такие двигатели по фамилии изобретателя получили название "дизель".
    В России первый дизель был построен на Путиловском заводе в 1899г. под руководством Г.В. Тринклера. Методы теплового расчета ДВС были разработаны в 1906г. В.И. Гриневицким. Самый мощный в мире судовой дизель швейцарской компании "Зульдер бразерс" имеет мощность 41920 кВт при 96 об/мин. Поршневые двигатели получили широкое распространение на автомобилях, тракторах, судах, тепловозах и а авиации.
    Во второй половине ХХ века с поршневыми ДВС успешно конкурирует газовая турбина и турбореактивный двигатель с газовой турбиной. Схема газотурбинного двигателя показана на рис. 4.5. История создания турбореактивного двигателя, неразрывно связанная с развитием авиации, приведена в разделе
    Газовая турбина - это ДВС, конструктивно аналогичной паровой турбине, но имеющей камеру сгорания и компрессор, подающий в неё воздух. В 1890 г. русскому инженеру П.Дкузьминскому удалось сконструировать и создать реверсивную газовую турбину радиального типа постоянного давления. Турбина работала на парогазовой смеси, которая образовывалась в камере сгорания. Работы над созданием газовых турбин велись также в Германии и Франции. Однако обеспечить в то время длительную работу газовой турбины было невозможно из-за отсутствия жаростойких сплавов, сохраняющих прочность при 500-600оС. была разработана теория газовых турбин. Предпосылки для их реализации возникли только в 36-х годах. В 1930 г. в СССР была создана газотурбинная лаборатория В.М. Маковского, в которой была разработана теория и методы расчёта, позволившие создать и испытать в 1940 г. стационарную газовую турбину мощностью 1 тыс. л.с.
    В 1938-1941 гг. в Швейцарии также велись активные работы по созданию газовых турбин, которые завершились созданием агрегатов мощностью 2 и 4 тыс. кВт для электростанций. В США первые газотурбинные агрегаты появились в 1949 г. В 1955 г. суммарная мощность таких агрегатов достигла уже 1 млн. кВт.
    Работы по созданию мощных (до сотен тысяч кВт) газотурбинных агрегатов стимулируются их высоким КПД. При температуре 750оС КПД доходит до 30%; при 1200-1300о- до 50%. Запуск газотурбинной установки может быть осуществлён за 15 мин., а необходимые производственные площади в два раза меньше, чем у паротурбинных разной мощности.
    В настоящее время газотурбинные агрегаты изготавливаются для электростанций, судов, мощных локомотивов железных дорог, танков и крупных автомобилей. ДВС в настоящее время является основным двигателем транспортных машин и реальной альтернатив пока ещё не имеет.
    Следует отметить, что ещё в 1816 г., когда были известны только паровые машины и до изобретения ДВС оставалось более 50 лет, шотландский пастор Р. Стирлинг изобрёл двигатель внешнего сгорания (описание его приведено в разделе ). Однако пастор настолько опередил свое время, что и сейчас, в конце XX века, двигатели Стирлинга существуют только в единичных экземплярах как экспериментальные.
    4.2. Электродвигатели.
    На развитие машиностроения XX века привело в 80-х гг. к необходимости изменения способа привода технологических машин. Таким приводом явился электромашинный, ставший неотъемлемой частью рабочих машин.
    Единственным источником электроэнергии в начале XX века были гальванические батареи. Поэтому первой была создана машина постоянного тока. Открытие законом электродинамики А.М. Ампером (1822 г.) в электромагнитной и электромагнитной индукции М. Фарадеем (1831 г.) создали предпосылки создания электродвигателей для преобразования электрической энергии в механическую.
    Впервые движение проводника с постоянным током вокруг магнита продемонстрировал М. Фарадей в 1821 г.; движение медного диска с постоянным током в поле постоянного магнита описал в1824 г. П. Барлоу, а в 1833г.У. Риччи продемонстрировал лабораторную модель электродвигателя из подковообразного магнита и электромагнита постоянного тока с изменением направления тока в нем с помощью коммутатора.
    первый двигатель постоянного тока с электромагнитным возбуждением, получивший практическое использо



    Информация
    Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии в данной новости.


    Неофициальный сайт "Санкт-Петербургский институт машиностроения"
    Связь с администрацией
    Карта сайта
    Все права защищены 2007-2008 ©