Сущность машин, применяемых в различных сферах производства

Введение

 

В настоящее время абсолютное преобладание имеет машинный, а не ручной способ производства как товаров, так и различных услуг, поэтому  необходимо вначале рассмотреть  вопрос, что такое машина. 
Машины в производстве и во многих других сферах практической деятельности людей — основная движущая сила (в прямом смысле данного суждения). Они по справедливости признаны не только базовыми элементами любого производства и экономики в целом, но и основной частью материальной культуры общества. Машины были, есть и будут важнейшей целью, главным признаком и мерилом цивилизации, а также источником и воплощением прогресса сообщества людей. Поэтому знания о машинах не только интересны, но и необходимы широкому кругу специалистов.

Цель данной курсовой работы состоит в изучении

1. машин в производстве
2. классификации машин
3. принцип работы машины
4. рассмотреть один из видов машин, в данном случае подъёмно транспортная машина.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Сущность машин

1.1 Классификация машин

 

В зависимости от функционального  назначения все машины классифицируют по роду, классу, виду, типу и типоразмерам.

1. Род машин — это  совокупность машин, применяемых  в той или иной отрасли производства, которые характеризуются общностью  выполняемых функций, технологических  процессов и технических принципов  их действия, а также общностью  особенностей производственного  процесса в котором эти машины  используются (сельскохозяйственные, автотранспортные машины, металлообрабатывающие  станки, энергетические установки,  и т.п.).

2. Класс машин — это  машины определенного рода, отличающиеся  характером выполняемой работы  и предназначенных для выполнения  специальных работ в определенной  области производства. Класс машин  характеризуется общностью более  узкого эксплуатационного назначения, чем род машин, и сходством  отдельных показателей производственного  процесса. Например, классом сельскохозяйственных  машин являются почвообрабатывающие  или зерноуборочные машины. Отдельным  классом считаются испытательные  машины для определения механических  характеристик материалов или  изделий (деталей, узлов, конструкций  или машин в целом).

3. Группа машин — это часть машин данного класса, предназначенная для выполнения определенных специфических работ отрасли.

4. Вид машин, входящих  в определенную группу, и отличают  некоторые технические признаки. Например, можно выделить пропашные,  тяжелые промышленные и др. виды  тракторов.

5. Разновидность машин  — это есть определенного вида  машины, характеризуемые общностью  непосредственного эксплуатационного  назначения, особенностью конструкций  и существенным сходством всех  основных стадий производственного процесса их работы. Примером разновидности обрабатывающих машин являются станки.

6. Тип машины — машины  определенного вида или группы. Однотипные машины обычно взаимозаменяемы,  так как обладают одинаковыми  особенностями конструкции.

7. Типоразмеры машины  — это машины определенного  типа, отличающиеся параметрами  некоторых технических характеристик.

Классификация машин по вышеперечисленным признакам является основой для анализа отраслевой дифференциации, а также для оценки уровня предметной (по готовым машинам) и технологической специализации  производств.

Для организации и эффективного управления производством, а также  для сбыта и приобретения машин, большое значение имеет классификация  машин по их техническим признакам  или принципам действия, зависящим  от источника потребляемой для работы энергии и от конструкции машин. Многие машины независимо от их назначения объединены общими физико-техническими принципами, лежащими в основе их конструкции  и действий. Это, например, машины, построенные  на использовании законов оптики (оптико-механические изделия), электрической  энергии (электрогенераторы и электрические  двигатели), энергии движения воды (гидромашины), атомной энергии (атомные энергетические установки)и т. п.

В зависимости от характера  работы, для которой предназначены  машины, их разделяют на следующие  классы.

1. Машины-орудия или станки, которые служат для изменения  формы, размеров и физического  состояния тел (токарные, фрезерные,  сверлильные или строгальные  станки, ткацкие или швейные машины  и т. п.).

2. Машины-двигатели часто  называемые моторами, вырабатывают  механическую энергию путем преобразования  какого-либо иного вида природной  энергии (электромотор, паровая машина, двигатель внутреннего сгорания, турбина и т. п.).

3. Транспортирующие машины  перемещают физические тела, используя  энергию, получаемую от двигателя  (автомобиль, самолет, лифт, мостовой  кран, вентилятор, насос и др.).

4. Машины-генераторы вырабатывают  необходимый вид энергии путем  преобразования механической энергии,  соединенного с генератором двигателя  (генераторы электрической энергии,  компрессоры, холодильные машины  и т. п.).

Различают простые и  сложные машины.

Простые машины выполняют  работу непосредственно, используя  природную энергию, т. е. не видоизменяя  ее. Это, например, ветряные и водяные  мельницы, аэростаты и некоторые  другие машины.

Современные машины обычно являются сложными, так как они  состоят из сочетания, например, машины-двигателя (мотора), преобразующего и передающего  движение механизма (трансмиссии) и  орудия труда (исполнительного органа), которым производится работа.

Существует множество  сложных составных машин. Объединение  машины-двигателя с машиной-потребителем механической энергии называют машинным агрегатом.

Машины технологического назначения, в которых необходимые  операции выполняются самостоятельно, а контроль и управление технологическим  процессом осуществляет человек, называют полуавтоматами. Автоматами называют машины, механизмы которых выполняют  межоперационный контроль параметров технологического процесса. Автомат  может реагировать на отклонения работы машины от нормы и соответственно корректирует режим ее работы, а  также, если необходимо, останавливает  машину. Комплексы машин с подобными  автоматическими свойствами называются автоматическими поточными линиями.

 

 

1.2 Жизненные циклы машин

 

Различают три, несколько  отличных друг от друга, жизненных цикла  машины.

В первом случае под жизненным  циклом машины как изделия понимают весь период ее производства и дальнейшего  существования.

Жизненный цикл производства однотипных машин начинается с подготовки производства. Далее следует этап освоения и начала промышленного  производства, затем идет этап увеличения объема производства. Последующий этап устойчивого выпуска машин характеризуется  наибольшим экономическим эффектом. Длительность этого этапа наибольшая. Потом наступает период падения  сбыта и выпуска машин. Завершает  жизненный цикл производства машин  этап снятия с производства.

Жизненный цикл машины как  товара начинается с окончанием ее изготовления и завершается с  утратой необходимых потребительских  свойств. Важнейшим этапом этого  жизненного цикла является этап реализации, включающий хранение, транспортировку, монтаж, запуск и отладку машины.

Названные выше жизненные  циклы учитываются при исследованиях  организационных вопросов изготовления, распределения, эксплуатации, утилизации и т. д.

Машина - техническое устройство, выполняющее преобразование энергии, материалов и информации с целью  облегчения физического и умственного  труда человека, повышения его  качества и производительности.

Существуют следующие  виды машин:

-    Энергетические машины - преобразующие энергию одного вида в

энергию другого вида. Эти  машины бывают двух разновидностей:

Двигатели - преобразуют любой вид энергии в механическую (например, электродвигатели преобразуют электрическую энергию, двигатели внутреннего сгорания преобразуют энергию расширения газов при сгорании в цилиндре).

Генераторы - преобразуют механическую энергию в энергию другого вида (например, электрогенератор преобразует механическую энергию паровой или гидравлической турбины в электрическую)

-    Рабочие машины - машины использующие механическую энергию

для совершения работы по перемещению  и преобразованию материалов. Эти  машины тоже имеют две разновидности:

- Транспортные машины- используют механическую энергию для изменения положения объекта (его координат).

- Технологические машины- используют механическую энергию для преобразования формы, свойств, размеров и состояния объекта.

-  Информационные машины - машины, предназначенные для

обработки и преобразования информации. Они подразделяются на:

Математические машины- преобразуют входную информацию в математическую модель исследуемого объекта.

Контрольно-управляющие  машины - преобразуют входную информацию (программу) в сигналы управления рабочей или энергетической машиной.

- Кибернетические машины- машины управляющие рабочими или энергетическими машинами, которые способны изменять программу своих действий в зависимости от состояния окружающей среды (т.е. машины обладающие элементами искусственного интеллекта).

 

 

 

 

 

 

 

1.3 Машинный агрегат

 

Машинным агрегатом - называется техническая система, состоящая  из одной или нескольких соединенных  последовательно или параллельно  машин и предназначенная для  выполнения каких-либо требуемых функций. Обычно в состав машинного агрегата входят: двигатель, передаточный механизм и рабочая или энергетическая машина. В настоящее время в  состав машинного агрегата часто  включается контрольно-управляющая  или кибернетическая машина. Передаточный механизм в машинном агрегате необходим  для согласования механических характеристик  двигателя с механическими характеристиками рабочей или энергетической машины.

Типовыми механизмами  будем называть простые механизмы, имеющие при различном функциональном назначении широкое применение в  машинах, для которых разработаны  типовые методы и алгоритмы синтеза  и анализа.

Рассмотрим в качестве примера кривошипно-ползунный механизм. Этот механизм широко применяется в  различных машинах: двигателях внутреннего  сгорания, поршневых компрессорах и  насосах, станках, ковочных машинах  и прессах. В каждом варианте функционального  назначения при проектировании необходимо учитывать специфические требования к механизму. Однако математические зависимости, описывающие структуру, геометрию, кинематику и динамику механизма  при всех различных применениях  будут практически одинаковыми. Главное или основное отличие  ТММ от учебных дисциплин изучающих  методы проектирования специальных  машин в том, что ТММ основное внимание уделяет изучению методов  синтеза и анализа, общих для  данного вида механизма, независящих  от его конкретного функционального  назначения. Специальные дисциплины изучают проектирование только механизмов данного конкретного назначения, уделяя основное внимание специфическим  требованиям. При этом широко используются и общие методы синтеза и анализ, которые изучаются в курсе ТММ.

Если при рассмотрении структуры машины для её элементов, не принимается во внимание их форма  и внутреннее строение, а рассматривается  только выполняемые ими функции, то такие элементы называются функциональными. Для механической системы элементами могут быть: деталь, звено, группа, узел, простой или типовой механизм.

Деталь - элемент конструкции  не имеющий в своем составе  внутренних связей (состоящий из одного твердого тела).

Звено - твердое тело, или  система жестко связанных твердых  тел (может состоять из одной или  нескольких деталей), входящее в состав механизма и совершающее особое относительное движение по отношению  к другим телам. Одно из звеньев механизма  всегда неподвижно – это стойка.

Стойка - звено, которое  при исследовании механизма принимается  за неподвижное (корпус механизма).

Звенья механизма связаны  между собой кинематическими  парами. Кинематическая пара – это  подвижное соединение двух соприкасающихся  звеньев.

Группа - кинематическая цепь, состоящая из подвижных звеньев, связанных между собой кинематическими  парами (отношениями), и удовлетворяющая  некоторым заданным условиям.

Узел - несколько деталей  связанных между собой функционально, конструктивно  или каким-либо другим образом.

С точки зрения системы  узлы, группы, простые или типовые  механизмы рассматриваются как  подсистемы. Самым низким уровнем  разбиения системы при конструировании  является уровень деталей; при проектировании - уровень звеньев. Элементы из системы  можно выделить только после определения  взаимосвязей между ними, которые  описываются отношениями. Для механических систем интерес представляют отношения  определяющие структуру системы  и ее функции, т. е. расположения и  связи. Расположения - такие отношения между элементами, которые описывают их геометрические относительные положения. Связи - отношения между элементами, предназначенные для передачи материала, энергии или информации между элементами. Связи могут осуществляться с помощью различных физических средств: механических соединений, жидкостей, электромагнитных или других полей, упругих элементов.

Механические соединения могут быть подвижными (кинематические пары) и неподвижными. Неподвижные  соединения делятся на разъемные (винтовые, штифтовые) и неразъемные (сварные, клеевые).

Механизмом называется система твердых тел, предназначенная  для передачи и преобразования заданного  движения одного или нескольких тел  в требуемые движения других твердых  тел.

Кинематическая цепь - система  звеньев, образующих между собой  кинематические пары.

Число степеней свободы  или подвижность механизма - число  независимых обобщенных координат, однозначно определяющее положение  всех его звеньев на плоскости  или в пространстве.