История развития машиностроения
Первые шаги человечества по пути создания машин. Формирование учения о механике и механизмах. Механизмы и машины средневековья. Мануфактурный период. Машинная индустрия в период промышленной революции XVIII-XIX вв. Развитие машиностроения в Украине.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | реферат |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 02.11.2017 |
| Размер файла | 140,5 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
Оглавление
Введение
Первые шаги человечества по пути создания машин
Формирование учения о механике и механизмах
Механизмы и машины средневековья
Мануфактурный период развития
Развитие машинной индустрии в период промышленной революции XVIII-XIX вв.
Развитие машиностроения в Украине
Специфика развития ОМД и машиностроения России и СССР
Современные машины ОМД, пути создания и принципы совершенствования
Тенденции развития машиностроения на современном историческом этапе
Список использованных источников
Введение
машиностроение средневековье мануфактурный индустрия
Развитие машиностроения тесным образом связано с историей конструирования машин. Машины -- совокупность приспособлений, механизмов и устройств, избавляющих человека от выполнения тяжелой или однообразной работы, облегчая его повседневную жизнь. [13]
Машиностроение - огромная область производства, которая создает машины, оборудование, аппараты, приборы, механизмы, вычислительную технику, транспортные средства; одним словом почти все, что применяется повсеместно. Продуктом конечной стадии машиностроения является изделие, будь то станок, пресс, трактор, вертолет и т.д., или же детали изделия (колесо, руль и т.д.). Машиностроение включает также металлообработку, ремонт машин и оборудования. Машины окружают нас повсюду, с их помощью поддерживаются привычные условия жизни: подается вода, электроэнергия, тепло; производятся продукты питания, предметы одежды и обихода.
Жизнь человека трудно представиться без машин, они являются помощниками, а иногда и заменяют человеческий труд. Диапазон изделий весьма широк: от пружины часов или микроэлектронной схемы, которые весят малые доли грамма, до роторов мощных турбин и супертанкеров, масса которых составляет сотни тонн. Машиностроение отличается от других отраслей промышленности рядом особенностей, которые имеют влияние на географию его размещения. Важным является наличие общественной потребности в продукции, квалифицированных трудовых ресурсов, собственного производства или возможности поставки конструкционных материалов и энергомощностей.[4]
Машиностроение как отрасль существует уже более двухсот лет и занимает 1-е место среди отраслей мировой промышленности как по числу занятых, так и по стоимости продукции. Уровень развития машиностроения является одним из важных показателей уровня развития страны. Свыше 90% всей машиностроительной продукции производят именно развитые страны. Машиностроение определяет отраслевую и территориальную структуру промышленности мира, обеспечивает машинами и оборудованием все отрасли экономики.
Изобретение прядильной машины, ткацкого станка, паровой машины, как универсального двигателя и других машин повлекло создание машин для производства машин. Это было связано с изобретением основного узла металлорежущего станка, совершенствованием самих станков и появлением других металлообрабатывающих машин.
Первые шаги человечества по пути создания машин
Сотни тысяч лет назад, когда человек жил в условиях каменного века, ударив камнем о камень, он получил острые кромки, которые сумел применить с большой пользой. Человек приспосабливает это орудие для разных работ, именно тогда и появляется подобие ножу. Период, когда человек создает первичные орудия, используя камень, дерево, кости животных и рыб, длится 800-900 тысяч лет и называется эпохой раннего палеолита.
В XII-VII тысячелетиях до нашей эры начинают появляться механизмы, имеющие источник энергии, например лук со стрелой, или приспособление для добычи огня.
Следующим периодом развития человечества считается эпоха неолита (VII-III тысячелетия до нашей эры). В этот период появляются такие механизмы, как зернотерка, жернова, гончарный круг, ткацкий станок. Эта первичная техника свидетельствует о том, что охотничьи и пастушьи племена переходят на оседлый образ жизни и начинают заниматься земледелием. Крупнейшим изобретением этого времени является сверление, применявшееся как для добычи огня, так и для изготовления орудий. Для усиления действия сверла использовался песок и вода. Затем человек стал применять для сверления пустотелую кость и, наконец, изобрел специальные сверлильные снаряды.
В результате значительного расхода камня поверхностные запасы его стали истощаться, приходилось применять другие виды горных пород (графит, нефрит и т.д.), а также перешли к добыче камня из недр земли, что в свою очередь способствовало развитию горного дела.
Когда точно человек познакомился с самородными металлами медью и золотом сказать сложно. Наиболее древние изделия, найденные археологами, были изготовлены около 8000 лет назад. Самый древний район обработки меди, датированный IV-III тысячелетием до нашей эры, был обнаружен в районе современной Молдовы и Украины, по берегам рек Днепра и Днестра. Исследования находок подтверждают, что в начале первобытный человек не знал способа плавки самородной меди и в основном применял ковку. Для защиты от зверей и врагов, а также для охоты и обработки земли первобытный человек ковкой изготавливал орудие. Простейшими инструментами и оборудованием для ковки были молоток, клещи, наковальня и горн.
Из меди древние люди с помощью каменных орудий мастерили рыболовные снасти, крючки, ножи, шильца и другие предметы быта. Места обработки меди были найдены и в Карелии и в районах Казахстана, Якутии, на Урале и Алтае. Основными центрами добычи золота в древности считаются Верхний Египет, Нубия, Испания, Кавказ; имеются сведения о добыче Благородных металлов и на Американском континенте (Центральная и Южная Америка) и в Азии (Индия, Алтай, Казахстан, Китай).[8]
В это же время человек знакомится с метеоритным железом, а в III тысячелетии до нашей эры племена, жившие на территории Кавказа, уже получали кричное железо из озерных и болотных руд путем прямого восстановления. Так зародилась металлургия - искусство извлечения металлов из руд.
Вскоре люди научились выплавлять серебро, олово, свинец. Хотя добывать медь было сравнительно легко, и она хорошо обрабатывалась, изделия из нее не годились для изготовления инструментов, были слишком мягкими. Поэтому из чистого металла чаще изготавливали украшения и предметы домашнего обихода. Тогда люди стали смешивать металлы между собой. Методом подбора был получен сплав меди с оловом - бронза, который оказался тверже и прочнее, чем простая медь. И бронза пришла на смену камню. Наступил бронзовый век. Металлургия и металлообработка бронзового века зародилась в первых крупных культурных центрах древности - в долинах Тигра, Евфрата, а также Нила. Считается, что в Египте бронзовые изделия стали изготавливать в начале второго тысячелетия до нашей эры. Благодаря торговле бронзу узнали и другие народы, очаги бронзовой культуры возникали и развивались во многих уголках древнего мира. Из бронзового века до нас дошло немало изделий: инструменты, украшения посуда, которые и сегодня можно увидеть в музеях и на выставках.
Главные преимущества бронзы заключаются в лучших литейных свойствах, большей твердости и прочности. Если медное оружие в основном ковалось, то бронзовое отливалось, что имело большое значение, т.е. это открывало возможность массового производства. Раскопки позволили обнаружить жилища ремесленников и мастерские с инструментами. Уже в это время были освоены и виртуозно применялись такие приемы как чеканка, выколотка, инкрустация, высечка и др. Наряду с бронзой люди все чаще стали использовать железо. Первые железные изделия, датированные концом бронзового века, были найдены на Урале. Около 1500 года до нашей эры много железа было в Закавказье у легендарного народа халибов. По сравнению с медью железные руды встречались гораздо чаще, а значит, были дешевле. Орудия труда, изготовленные из железа, намного ускоряли и облегчали труд. Изготовление предметов быта и оружия производилось не только для своих потребностей, но и для торговли. Найденные в раскопках предметы отличаются высокой техникой исполнения, сложнейшими приемами и уникальностью подходов. Железо окончательно вытеснило каменные орудия. Таким образом, постепенно наступает последний период первобытной эпохи - железный век. Железо относится к самым распространенным элементам, оно сравнительно легко выплавляется из руд и минералов. Чистое железо - блестящий серебристый металл. Он легко режется, куется, прокатывается. Распространено железо больше в состоянии сплавов. Наибольшее признание получили сплавы железа с углеродом - стали и чугуны.
Активно использовались все известные металлы и сплавы. Таким образом, кузнецы стали основоположниками металлообработки и металлургии. Человечество совершенствует существующие и изобретает новые приспособления и механизмы с целью облегчения труда. В начале первого тысячелетия до нашей эры при усовершенствовании жернов получают мельницу, приводимую в движение животными, и простейший токарный станок, а это уже машины. Итак, машина - это механизм, придуманный человеком, для того чтобы выполнять полезную работу.
В это же время древние греки при создании военных машин начинают использовать силу упругости, создавая катапульты, способные кидать камни весом до 25 килограмм на расстояние до 400м. Знаменитый древнегреческий математик и механик Архимед в 287-212 годах до нашей эры изобретает винт, на основе которого строит винтовой насос для подъема воды.[7] Орудия совершенствовались и специализировались, но производить их мог далеко не каждый. За умение и мастерство таких людей уважали и ценили. До наших дней дошли мифы, отражающие отношение к кузнецам.[4;с.6-8]
Формирование учения о механике и механизмах
Общественное разделение труда, натуральный обмен и войны приводят к возникновению частной собственности. Развивается и совершенствуется обработка металлов. Появляются новые и усовершенствуются уже применяемые машины и механизмы. Общество развивается достаточно интенсивно, появляется потребность обобщения всех достижений. Требуется описание и создание учений. Выделяются первые ученые. Наиболее яркими являются:
Древнегреческий математик и механик Архимед, который объяснил принцип действия «простых машин», начиная с наиболее элементарной - рычага. Именно Архимеду приписывают знаменитое высказывание: «Дайте мне точку опоры, и я поверну землю»[5-с.201]. Существует мнение, что изобретение зубчатого колеса также принадлежит ему. Сохранился его огромный вклад в математику, механику, физику.
Ктесибий (II-I вв. до нашей эры) изобрел счетчик оборотов, явившийся прообразом современного спидометра; водяные часы и поршневой насос, подъемную машину на сжатом воздухе - прообраз компрессора.[12]
Герон Александрийский (I в. до нашей эры) изобрел реактивную турбину. Он написал несколько трудов, в которых обобщил опыт создания машин и механизмов.[9]
Римский инженер и архитектор Марк Витрувий Поллион (конец I в. до нашей эры) написал руководство «Десять книг об архитектуре», которым в последствии пользовались полторы тысячи лет. Очень много информации в этом труде посвящено машинам, описан опыт, накопленный в Греции и других странах по проектированию машин.
Одним из изобретателей механических часов считают бенедиктинского монаха Герберта из Орильяка.
Начиная с ХIII в. развитие ускоряется. Появляются новые схемы механизмов, потребность в их систематизации и описании.
Георг Агрикола (1494-1555) создает фундаментальный труд, первые шесть томов которого, посвящены горному делу; седьмой - способам опытной плавки руд для определения содержания металлов; восьмой - обогащение и подготовка руд к переработке; в девятом описаны способы выплавки; десятом - методы разделения; одиннадцатый содержал подробные сведения о металлургическом оборудовании, а двенадцатый - описание процессов получения соды, селитры, соли, битума и стекла. Работа ознаменовала рождение научной металлургии. Отличалась четкостью и ясностью описания технологических процессов и оборудования и была иллюстрирована 292 гравюрами на дереве.[4;с.11-12]
Саксонский инженер Якоб Леупольд (1674-1727) систематизировал накопленные к тому времени знания в десяти томах книги «Театр машин». Он дал более широкое определение машины: «Машина или приспособление, есть искусственное произведение, при помощи которого могут осуществляться движения, а также экономиться время и сила».
Первые русские кузнецы Марк Васильевич Сидоров и оружейник Василий Антонович Пастухов уже в начале XIX в. применяли процесс горячей штамповки железа.
Отдельные представления и теории описываются и объединяются, формируется наука. И в годы позднего средневековья в учебных заведениях начинают преподавать основы механики, как науки о строении и принципах работы механизмов и машин. В Оксфордском, Парижском и некоторых других учебных заведениях начинают уделять все большее внимание преподаванию математики в связи с тем, что она необходима для сооружения машин.
Чернов Д. К. и Губкин И. являются создателями современной теории обработки металлов давлением и теории кузнечных машин.[6;с.14]
Наука возникает и развивается во взаимосвязи с производством. Контроль технологических процессов, стремление усовершенствовать их - это и стимул развития, и ближайшая, непосредственная цель науки.
Механизмы и машины средневековья
Во множестве появляются ветряные мельницы. Последние оказались более удобными, чем водное колесо: для работы требовался только ветер, который бывает везде. В XII-XIII вв. появляются железоделательные мельницы, мельницы для распиливания деревьев, изготовления бумаги и производства сукна.
Начиная с XIII в. развитие машин ускоряется, появляются новые схемы механизмов, например с вертикальным барабаном лебедки, с тормозом, начинается употребление винтовых домкратов. В 1280 году в Европе начинает использоваться прядильное колесо, изобретенное, скорее всего в Индии, но имеющее привод бесконечной ленты. В 1440 году изобретается маховое колесо. В начале XIV века появилась артиллерия. Начинается совершенствование военных машин. Машины становятся активными помощниками человека. Использование открытий резко увеличивает производительность. Появляется необходимость внедрения патентов на изобретения. В Англии патент введен в 1623 году, во Франции в 1791, России - 1812, Голландии - 1817, Испании и Австрии - 1820 году.[10]
Средневековье стало периодом расцвета многих ремесел, связанных с металлообработкой. Кузнецы, жестянщики, литейщики, лудильщики приобретают богатый опыт в обращении с металлами. Начинается специализация по отдельным металлам и видам изделий. Предметы, сохранившиеся до наших дней, свидетельствуют о высоком искусстве и больших технических возможностях мастеров средневековья. На протяжении всего средневековья кузнецы считаются самой почетной и уважаемой категорией ремесленников. Развиваются новые и совершенствуются известные способы добычи и обработки металлов.
В Туле с разрешения Петра I кузнец Никита Демидов (Антуфьев) строит «железный завод», ставший первым в длинном списке заводов, основанных Демидовыми в Туле, на Урале и Алтае. По техническому уровню завод отвечал самым высоким требованиям своего времени. Продукция пользовалась большим спросом не только в отечестве, но и во многих других странах. Широко используется деформация металла в нагретом состоянии. Применяются и не традиционные методы. Чтобы получить особенно хорошую сталь, закапывали железные полосы в землю, с тем чтобы они частично проржавели, а затем оставшийся металл проковывали (обычно железные изделия в то время были всегда неоднородны: состояли из мягкого железа (феррита) и собственно стали; ржавчина разрушала в первую очередь мягкое железо, так что описанный метод кельт иберских кузнецов позволял получить более однородную и твердую сталь).[11]
Наряду с железными материалами продолжали бурно осваиваться и остальные. Широко используется бронзовое литье и достигает наивысшего расцвета в ХI веке. Золото и серебро извлекали из россыпей промывкой песков на щитах, поверх которых укладывали шкуры животных для улавливания крупинок металла. Из руд добыча велась путем нагрева породы до растрескивания с последующим дроблением глыб в каменных ступах, истиранием и промывкой. Из техники того времени интересны способы разделения сплавов золота и серебра кислотами, извлечение золота амальгамированием ртутью или с помощью жировой поверхности. В первой половине ХVI века испанские колонизаторы открывают тяжелый белый неплавкий металл, встречающийся попутно с золотом в россыпях Новой Гранады. И за сходство с серебром называют его платиной. Практикуется использование следующих материалов: Свинец, применяемый для закрепления каменных плит и заделки швов, изготовления монет, медалей, печатей, грузил для рыболовных снастей и якорей; на тонких свинцовых пластинах гравировали текст и, сшивая их, делали книги. Из гнутых свинцовых листов изготавливали трубы для водопроводов.
Ртуть римляне называли живым серебром. Этот металл единственный, который при нормальных условиях остается в жидком состоянии. Применяли его для золочения, т.к. золото легко растворяется в ртути и образует с ней сплав - золотую амальгаму, которую наносят на изделие и затем выпаривают ртуть, а на изделии остается слой золота.[14]
Латунь - медь, сплавленная с цинковой рудой, по виду напоминающая золото, также нашла достаточно широкое применение. Гораздо меньше известна сурьма - серебристо-белый, с сильным блеском, очень хрупкий материал. Ее соединения использовали в косметике.
Считается, что вплоть до ХVIII века людьми были освоены лишь семь металлов: золото, серебро, медь, олово, железо, свинец и ртуть, но затем начинается бурное развитие металлургии и производства. Процессы ковки совершенствуются. В начале XVI века начинают применяться молоты с весом падающих частей 700-1500 кг, приводимые в движение водой рек и озер. В зависимости от того, на какую точку рычага действовало кулачковое колесо, сидевшее на одном валу с водяным, молоты назывались заднебойными, среднебойными и лобовыми. Применялись также копровые или пестовые молоты в местах, где нельзя было воспользоваться энергией воды. Бабу таких молотов поднимали 7-10 человек за канат, перекинутый через блок, затем сразу отпускали; баба падала и наносила удар по поковке.
Кузнецы специализируются по отдельным видам металлов и изделий. На протяжении всего средневековья кузнецы считаются самой почитаемой категорией ремесленников. До нас дошли многие примеры высокого признания и почестей, которыми в те времена были окружены кузнецы.[4;с.13-14]
Мануфактурный период развития
В мануфактурный период особенно быстро развиваются машины-двигатели, с помощью которых один вид энергии преобразуется в другой, удобный для эксплуатации. Кроме труда человека и силы животных широко используются новые источники энергии. Человек учится управлять энергией и полноценно использовать ее. Разделение труда приводит к увеличению производительности.
Начинают появляться и рабочие машины (машины-орудия), с помощью которых производится изменение формы, свойств, состояния и положения объектов труда. В начальный период такие машины применялись в подготовительных и вспомогательных процессах.
В данный период развития машиностроения, как отрасли промышленности, не существовало. В это время наиболее интенсивно развивалась металлообработка. Почти во всех крупных мануфактурах были мастерские по изготовлению инструмента и приспособлений для удовлетворения собственных нужд: сверла, ножницы, клещи, топоры; элементарные сверлильные, точильные, шлифовальные станки с применением основного процесса рукой человека. Тем не менее, мануфактурный период характеризуется резким увеличением числа изобретений и усовершенствований. Использование машин и внедрение рационализаторских решений открывало большие возможности: значительное повышение производительности труда; улучшение качества, а также снижение стоимости.
Развитие машинной индустрии в период промышленной революции XVIII-XIX вв.
В ремесленном производстве человек непосредственно воздействовал на предмет труда при помощи простых орудий, применялись преимущественно машины-двигатели, употребляемые при второстепенных и подготовительных процессах производства. Переход от мануфактурного производства к машинному, был осуществлен с изобретением и применением рабочих машин. Крупная машинная индустрия исторически сменила мануфактуру не сразу, а в течение определенного периода времени, различного в разных странах по времени осуществления и длительности. Внедрение рабочих машин позволило поднять производительность труда. Они заменили руки рабочего, более того, создали возможность почти неограниченно расширить количество инструментов, одновременно воздействующих на предмет труда. Но техника изготовления машин даже в наиболее передовых странах была ручной, следовательно, машины производились медленно и в малых количествах. Ручной труд не мог разрешить многих технических задач. После крушения феодализма стала быстро развиваться крупная машинная капиталистическая промышленность. Буржуазия создала грандиозные производственные силы. Основой новой формы организации общественного производства стала капиталистическая фабрика.
Характерной чертой техники этого периода явилось изобретение и распространение в основных отраслях промышленности рабочих машин, являющихся качественно новым явлением в истории техники. Таким образом, промышленный переворот или промышленная революция - это процесс перехода мануфактурного производства к фабричной системе. И разделяется этот процесс на несколько этапов. Первый этап связан с появлением рабочих машин.
Постройка железных дорог, паровозов, вагонов, пароходов шла очень быстрыми темпами и требовала соответствующих механизмов для изготовления тяжелых и больших поковок. В 1784 г. в Англии Уатт предложил использовать энергию пара. И в 1839 г. Джеймс Несмит сконструировал, а в 1842 построил паровой молот, который и до настоящего времени сохранил свои основные конструктивные черты.[6-с.8] Благодаря ряду ценных качеств (достаточная быстроходность, возможность применения для ковки любой по габаритам и весу поковки, удары легко регулируются по силе и скорости, поверхность после ковки чистая и ровная) паровые молоты получили очень широкое распространение. Дальнейшее конструирование и развитие паровых молотов шло по двум основным направлениям: повышение низкого КПД и специализации для выполнения отдельных кузнечных операций.
Возрастающая сложность машин требовала увеличения мощностей, скоростей, а также надежности и точности работы механизмов. По мере внедрения машин во все новые отрасли промышленности к машиностроению предъявлялись все более и более повышенные требования. Второй этап начинается с изобретения универсального теплового двигателя, т.е. паровой машины. После изобретения рабочих машин и создания теплового двигателя основной задачей становится техническое перевооружение машиностроения. Наступает третий этап промышленной революции. Машиностроение становится основой крупной машинной индустрии.
Особенностью техники машиностроения 30-40-х годов XIX века является повышение точности производства. Английский станкостроитель Иосиф Витворт изобретает первую измерительную машину и вводит калибры. Ему принадлежит идея стандартизации резьбы на винтах. Человек создает машины для передвижения, переносящие его по земле, воздуху, морю. Первым наземным самоходным средством был огромный трехколесный экипаж с паровым двигателем и скоростью передвижения 5 км/час, построенный в 1769 году французом Николя Кунье. Первая машина, работающая на бензине, была создана в 1887 году немцем Готлибом Дайшлером и в 1895 англичанином Ланчестером усовершенствована пневматическими шинами и колесами со спицами. С этого времени развитие автомобиля пошло очень быстро. В 1903 году заработал первый в мире завод по массовому изготовлению автомобилей, построенный американским инженером Генри Фордом. С этого времени начинается век автомобилей.
Первые танки появились в Англии незадолго до первой мировой войны. Английское слово tank обозначает пустой механический резервуар. В 20-х годах американский конструктор У. Кристи сконструировал танк, который мог передвигаться как на гусеницах, так и на колесах, что существенно увеличило его скорость. Но настоящая революция в танкостроении произошла с изобретением легкой и прочной брони, что позволило снизить вес и одновременно увеличить скорость и техническую оснащенность. Одним из лучших танков в мире считается советская машина Т-34, ее спроектировал конструктор Н. А. Астров, а двигатель для нее был создан под руководством авиаконструктора А. А. Микулина.
Изобретателем первого самолета был офицер русского военно-морского флота А. Ф. Можайский. В июле 1882 года состоялся первый полет человека на аппарате тяжелее воздуха. Самолет Можайского имел все основные части, присущие современным самолетам: фюзеляж - деревянную лодку, двигательно-паровую поршневую машину, три четырехлопастных винта, прямоугольное крыло, хвостовое оперение, рули поворота и высоты, а также колесные шасси.
В 1881 году появились гидравлические прессы - машины для ковки крупных поковок, не вызывающие сотрясений и шума при работе. Деформирование металла производится постепенным приложением давления. Благодаря высоким технологическим качествам гидравлические прессы стали вытеснять тяжелые молота.
В кузнечном производстве широкое распространение находят кривошипные кузнечные машины: горизонтально-ковочные, вертикально- ковочные, вертикальные кривошипные прессы, гибочные прессы, машины для холодной высадки и ножницы для холодной резки металла.
Машиностроение, снабженное мощной энергетической базой и оснащенное рабочими машинами, позволило наладить бесперебойный выпуск самых разнообразных машин и снабдить ими все отрасли производства.
В результате технических изменений машиностроение к 70-м годам XIX века превратилось в отрасль фабрично-заводского производства. По характеру продукции часть заводов сосредоточилась на производстве машин одного какого-либо рода (текстильные, паровые, металлообрабатывающие и т. д.), а часть производили машины для других разнообразных целей (приборы, инструмент и т. д.). Передовой страной машиностроения того времени была Англия. Со второй половины XIX века начинает складываться крупная машиностроительная промышленность США и Германии. Слабее она развита во Франции, Австро-Венгрии, России, Италии и других странах, запоздавших с капиталистическим развитием.
В результате третьего этапа промышленного переворота машиностроение овладело техникой производства машин машинами, что позволило быстро и в необходимом количестве изготавливать машины для всех отраслей промышленности и транспорта. Но и уникальные моменты имели место, так, например, отливка массой 600 тонн - чугунный шабот (основание) для самого мощного в то время молота, с массой падающих частей - 50 тонн для свободной ковки - была изготовлена в России в 1875 году.[2-с.164] Для отливки шабота - гиганта на Мотовилихин - заводе в Перми был построен огромный литейный цех. Двадцать вагранок в течение 120 часов непрерывно плавили металл, три месяца остывал шабот, затем был вынут из формы и с помощью рычагов и блоков передвинут к месту расположения молота.
Развитие машиностроения в Украине
Что касается развития машиностроения в Украине, то оно возникло еще в середине XIX века. Наличие металла, выгодное транспортно-географическое положение, высокая концентрация сельскохозяйственного производства способствовали развитию тяжелого, транспортного и сельскохозяйственного машиностроения.
Производственные процессы в древние времена были примитивными. Оружие затачивали с помощью камней, обладающих абразивными свойствами; вначале режущий инструмент удерживали в рабочем положении рукой, а в дальнейшем прикрепляли к рукоятке прутьями деревьев или сухожилиями животных. Одним из достижений того времени явилось использование вращающего камня - прообраза заточного станка. В дальнейшем вращательное движение применили для изготовления керамических изделий и изделий цилиндрической формы из дерева, костей животных и, наконец, из металла.
Наряду с устройствами, сообщающими движение режущему инструменту, появились приспособления, передающие движение обрабатываемой заготовке. Прообразом примитивного токарного станка оказался лук, вращающий изделие с помощью тетивы; кремневый резец держали вручную. Постепенно был создан простейший тип токарного станка с конным приводом и по-прежнему ручным удерживанием режущего инструмента.[4; с.4]
Специфика развития ОМД и машиностроения России и СССР
Русский капитализм создал особый тип машиностроения, отличавшийся от других стран. Слабость и отсталость, низкий технический уровень важнейших отраслей хозяйства, малоразвитость отраслевой структуры и слабый спрос промышленности и сельского хозяйства на машины отечественного производства, все эти факторы привели к преобладанию военной промышленности. Иностранные капиталы в различной мере были вложены во все крупные машиностроительные заводы.
В целом по стране преобладали мелкие предприятия, выпускающие простейшие машины с ограниченной зоной сбыта продукции. Особенно остро неразвитость русского машиностроения ощущалась в годы первой мировой войны. Последовавшее интенсивное развитие военного производства позволило удовлетворять основные потребности войны. Отрицательным последствием которой явилась потеря квалифицированных кадров как вследствие призыва их в армию в первые годы войны, так и неудачной политикой в области оплаты труда. Плохой работой предприятий машиностроения явилась дезорганизация снабжения заводов металлом и топливом. Итогом за период первой мировой и гражданских войн стал полный износ оборудования и резкое снижение технического и организационного уровня. Требовалось восстановление и значительное изменение в подходах и методах машиностроительного производства.
Интенсивный темп роста машиностроения обеспечило проведение социалистической индустриализации. Возросшие потребности в машинах и оборудовании предопределили характер изменения отраслевой структуры машиностроения. Происходит полная техническая реконструкция важнейших отраслей промышленности, снижается доля импорта. За годы первых двух пятилеток машиностроение превратилось в крупнейшую отрасль советской индустрии. Так за первую пятилетку объем продукции машиностроения вырос в четыре раза; были созданы собственные базы машиностроения, обеспечивающие техническое развитие; возрастает оборонная мощь страны. Рост выпуска продукции сопровождается повышением технического уровня производимых машин и показателей эффективности их использования. Бурное развитие машиностроения позволило ликвидировать большую часть импорта в снабжении страны машинами, обеспечив, таким образом, технико-экономическую независимость СССР. Происходит техническая реконструкция производственной базы машиностроения. Создано большое число новых и реконструирована значительная часть старых заводов. Появились предприятия с высокой культурой производства. Итогом двух пятилеток стал качественный и количественный рост рабочих кадров - машиностроителей.
Стабильность развития машиностроения нарушается Великой Отечественной войной. Роль машиностроения в этот период возрастает. Для использования промышленного потенциала в военных целях потребовалась консолидация всех сил страны, реорганизация народного хозяйства. В результате происходит расширение производства, перебазирование и новое размещение в восточные районы страны. Промышленным центром становится Урал, повышается роль Западной Сибири, машиностроение развивается в Казахстане и Узбекистане. Война потребовала новых технологических разработок и их быстрого внедрения, что явилось мощным толчком прогресса. Целый ряд ковочно-штамповочных операций оказалось возможным выполнять на машинах, сконструированных по принципу прокатных станов, т.е. с помощью вращающихся валов. Протяжка труб, прутков круглого, квадратного, прямоугольного сечения с большего на меньший размер, правка, раскатка и другие операции в горячем и холодном состоянии успешно выполнялись на различных ротационных кузнечных машинах - ковочных вальцах, обжимных, специальных прокатных, кольцераскаточных и других машинах, обладающих высокой производительностью. Послевоенный период характеризуется повышением удельного веса приборостроения, тракторной промышленности, сельского хозяйства и строительно-дорожного машиностроения. Расширение отраслей машиностроения в этот период происходит за счет реконструкции действующих заводов. Территориальное размещение машиностроения и его отраслевая структура продолжают совершенствоваться. На развитие отрасли, согласно требованиям научно-технического прогресса, направляются большие объемы капиталовложений. Результаты уникальны. В 1974 году французская фирма «Интерфорж» объявила конкурс по изготовлению сверхмощного пресса для штамповки сложных крупногабаритных деталей авиационной и космической промышленности. В конкурсе приняли участие ведущие фирмы многих стран, но предпочтение было отдано советскому проекту. Вскоре был заключен договор, и в начале 1975 года при въезде в старинный французский город Иссуар возник огромный производственный корпус, сооруженный для одной машины - уникального по мощности гидравлического пресса, усилием 65 тысяч тонн. Контракт предусматривал поставку оборудования, монтаж и пуск. Точно в срок, 18 ноября 1976 года, пресс отштамповал первую партию деталей. Французские газеты называли его «машиной века» и приводили любопытные цифры. Масса - 17 тысяч тонн, что в два раза превышает массу Эйфелевой башни, а высота цеха, где установлен пресс, равна высоте собора Парижской богоматери. Несмотря на огромные размеры, пресс обеспечивал большую скорость штамповки и необычайную точность. Накануне пуска агрегата французское телевидение показывало, как траверса пресса аккуратно раскалывает грецкие орехи, не повредив их сердцевину, или задвигает открытый, поставленный в высоту спичечный коробок, не оставляя на нем ни малейших повреждений. Этот проект обошелся Франции в 165 млн рублей золотом. В России есть два пресса усилием 75 тысяч тонн, один - в Самаре, другой на Урале.
Современные машины ОМД, пути создания и принципы совершенствования
Результаты развития машиностроения можно увидеть вокруг себя. Без машин сложно представить нашу жизнь. Они окружают нас повсюду, являются нашими помощниками и даже иногда заменяют работу человека. Их действия точны и быстры. Но для того чтобы машина работала правильно и бесперебойно, управлять ею должен знающий, умный человек. И то, что должна делать машина, тоже зависит от человека. Именно поэтому управлять машинами большая ответственность.
Человеческое общество постоянно испытывает потребности в новых видах продукции, в сокращении затрат труда при производстве освоенной продукции. Эти потребности могут быть удовлетворены с помощью новых машин.
Развитие машиностроения продолжается, и каждый день тысячи человек трудятся над тем, чтобы усовершенствовать, улучшить и повысить эксплуатационные показатели машин, сделать их более удобными и совершенными. В современных условиях развитие науки и техники все в большей степени подчиняется решению проблем общества.
Развитие ковочно-штамповочного производства, как наиболее прогрессивного метода обработки давлением металлов, связано с внедрением механизации и автоматизации технологических, транспортных операций и нагрева. Большое значение приобретают конструкции, способные на основе механизации повысить точность и чистоту поковок до такого состояния, которое исключило бы необходимость дальнейшей механической обработки.
Теоретическая мысль русских инженеров в анализе работы кузнечных машин находится на сравнительно большой высоте для своего времени.
Для начала конструирования обязательно нужно изучить предшествующий опыт, выбрать прототип и постараться его усовершенствовать. Конструкция должна обеспечивать следующие качества:
- функциональную целесообразность (выполнение заданных функций разумными средствами)
- удобство
- безопасность
- технологичность
- патентную чистоту
Изобретатели во многих случаях предлагают решения, опережающие состояние техники на текущий период. Ускоренное внедрение изобретений есть путь к решению проблемы создания новой техники.
Таким образом, для производства любой машины необходимо иметь:
· материалы
· станки и инструмент для получения деталей и комплектующих;
· оборудование для создания сборочных единиц и готовых изделий
· работу с максимальной организацией производственного процесса
· квалифицированный персонал, осуществляющий и совершенствующий процесс производства машин.
Какое бы назначение ни имела машина, возможности конструктора ограничены выбором материалов с необходимыми свойствами. Трудом сотен поколений были открыты и освоены десятки металлов и тысячи сплавов и соединений.
В настоящее время к металлам относят 80 элементов периодической системы Д.И. Менделеева. Каждый металл обладает своими особенностями. Сравнивая между собой разные металлы, видно, что наряду с общими свойствами и поведением, они имеют и явные различия. Например, металлы сильно различаются по температуре плавления (ртуть при комнатной температуре остается жидкой и затвердевает только при - 38,50С, галлий плавиться, если держать его в руке - температура его плавления 29,50 С, а чтобы расплавить вольфрам, его нужно нагреть до 34500С).
Переворот в технике происходит с интенсивным развитием алюминиевой и магниевой промышленности. В последние десятилетия человечество получило в свое распоряжение группу тугоплавких переходных металлов: титан, цирконий, гафний, ванадий, ниобий, тантал, рений, молибден, вольфрам; редкоземельных металлов цериевой группы - лантан, церий, неодим, празеодим, иттрий.[15]
Для производственного процесса машиностроители получают с металлургических заводов исходные материалы. Их огромное количество, и для того, чтобы правильно ориентироваться и выбрать наиболее подходящий материал для тех или иных условий работы, требуется много знаний.
Большую часть широко используемых материалов занимают черные сплавы. Черными называются сплавы железа с углеродом - стали и чугуны. Огромное количество сталей принято классифицировать по назначению:
- конструкционные стали - стали, используемые для изготовления деталей машин;
- инструментальные стали - стали, идущие на изготовление режущего, измерительного и штампового инструмента;
- стали и сплавы с особыми свойствами, обладающие каким-либо резко выраженным качеством: нержавеющие, жаропрочные, теплоустойчивые, износостойкие и т.д.
Следующая большая группа материалов - цветные. К ним относятся алюминий и его сплавы, магний и его сплавы, медь и ее сплавы и другие.
Все большее применение в различных областях отечественного машиностроения находят неметаллические материалы. Это всевозможные резины, пластические массы, стекло наполненные полимеры. Не металлические материалы используются для разнообразных изделий машиностроения: амортизаторов, прокладок, демпфирующих колец, втулок, плат, пластин, корпусов, диэлектриков и т.д.
Еще в глубокой древности, были известны порошковые сплавы, но их промышленное производство было налажено с 1827 года П.Г. Соболевским, который организовал изготовление монет из порошка платины, путем прессования и спекания.
На сегодняшний день это достаточно весомая подгруппа машиностроительных материалов - сплавы, изготавливаемые путем прессования и спекания без расплавления или с частичным расплавлением.
Перспективным способом создания нового материала, становится комбинирование материалов. Комбинирование материалов - это особый класс новых гетерофазных материалов, состоящих, как правило, из высокопрочных наполнителей и пластичных связующих. Наполнитель в виде усиливающих элементов расположен равномерно или неравномерно по всему сечению матрицы. Совместная работа разнородных компонентов дает эффект, равносильный созданию нового материала, свойства которого количественно и качественно отличаются от свойств каждого из составляющих. Композиции могут быть применены для создания покрытий и деталей узлов. Важнейшим достоинством комбинирования материалов является возможность создания конструкций с заранее заданными свойствами, наиболее полно отвечающими характеру и условиям работы.
В настоящее время в различных областях техники применяют КМ, сформированные на основе металлических, керамических и полимерных матриц.
В распоряжении современного специалиста имеется огромная база материалов с самыми различными свойствами и очевидна достаточно сложная задача по выбору наиболее подходящего из них в каждом конкретном случае.
Процесс выбора материалов происходит в режиме диалога системы с пользователем. Пользовательский интерфейс системы прост и удобен. Вопросы задаются либо автоматически, либо устанавливаются самим пользователем. По мере того, как система получает от пользователя ответы на вопросы, она сокращает номенклатуру поиска.
В целях помощи в принятии окончательного решения о выборе материала и обеспечения полезной информацией, система снабжена справками. Справки доступны в любой момент работы с системой и содержат: ГОСТы, область применения, формы поставки, библиографические ссылки.
Право окончательного выбора в конечном счете остается за человеком, специалистом, который занимается выбором материала, в связи, с чем не стоит забывать об экологическом аспекте использования материала. Тысячи лет человек использует земные запасы металлов, постоянно совершенствуются методы разработки ископаемых и процессы обогащения руд, развивается металлургия. Но запасы металлов на нашей планете не безграничны и в настоящее время оценены достаточно точно. В земной коре (литосфере) на глубине до 1 км содержатся следующие металлы в весовых процентах см. Табл. 1.
Таблица 1.
|
Металл |
Доля в весовых % |
Металл |
Доля в весовых, % |
|
|
Алюминий |
8 |
Титан |
0,6 |
|
|
Железо |
5 |
Медь |
0,01 |
|
|
Никель |
0,01 |
Олово |
0,004 |
|
|
Цинк |
0,004 |
Свинец |
0,0016 |
|
|
Серебро |
0,00001 |
Золото |
0,0000005 |
|
|
Магний |
2,1 |
Платина |
0,00000005 |
Ограниченность земных ресурсов заставляет человечество обратиться к запасам металлов в мировом океане и в космосе.
Не менее важен вопрос утилизации и переработки использованных материалов. Особенно остро он звучит для неметаллических материалов.
Итак, материалы, конструкция и технология равноценны и взаимозависимы и все эти параметры имеют влияние на функции и потребительские качества конструкции. Представить можно в виде схемы изображенной на Рис. 1.
Рис.1. Схема взаимосвязи и взаимовлияния параметров при изготовлении конструкции
Совокупность отдельных процессов, выполняемых для получения изделий, называют производственным процессом, включая вспомогательные элементы: транспортировку, контроль, изготовление инструмента и приспособлений, упаковку. [1-с.171]
Часть производственного процесса, непосредственно связанная с превращением исходного материала в готовое изделие, называется технологическим процессом. Разработкой технологического процесса изготовления деталей и конструкций занимается отдел главного технолога. Инструментальный цех готовит всю технологическую оснастку. После технологической подготовки приступают к изготовлению деталей, из которых и собираются изделия.
Тенденции развития машиностроения на современном историческом этапе
В истории развития мировой техники можно выделить три основные направления: создание машин-двигателей (водяных, ветряных, паровых, внутреннего сгорания, электрических), которые освободили человека от тяжелого физического труда; создание машин-орудий, станков и другого технологического оборудования различного назначения; создание устройств для контроля и управления машинами-двигателями, машинами-орудиями и технологическими процессами. Машиностроение является одной из основных отраслей, в ней занято большое количество трудящихся и даже небольшие ошибки приводят к большим потерям металла, топлива, энергозатрат. Поэтому возрастает роль контроля и управления производственными процессами. Многие контрольные операции современного машиностроения механизированы и автоматизированы. В современной техники для решения задач автоматизированного контроля все шире применяются полупроводники, лазеры и радиоактивные материалы.
Современный исторический этап развития характеризуется ростом требования к качеству, поэтому в последнее время ученые и инженеры прилагают немало усилий, направленных на усовершенствование технологических процессов и создание принципиально новых:
- в металлургии стали особенно эффективным оказался кислородно- конвертерный способ получения, при котором в жидкий чугун продувают чистый кислород;
- продолжает развиваться вакуумная металлургия, задачей ставится изолирование сплава от воздействия атмосферы, таким образом, осуществляется удаление из него газов, отрицательно сказывающихся на свойствах;
- широкое применение найдут способы получения руд с помощью бактерий (например, методы бактериальной металлургии использовались для получения меди из сульфидных руд с помощью бактерий, усваивающих серу);
- применение новых материалов при традиционных способах обработки;
- разрабатываются сплавы с уникальными свойствами. Например, сплав никеля с титаном, обладающий «памятью». Если куску этого сплава в нагретом состоянии придать определенную форму, охладить, а потом деформировать, то при повторном нагреве до некоторой температуры он снова примет первоначальную форму, какую он имел после горячей деформации. Изучение механизма этого явления, открывает возможности разработки специальных материалов с возможностями восстановления форм;
- получение деталей методом электролиза и конденсации;
- достижения атомной физики позволяют получить сплавы в процессе ядерных превращений;
- совершенствование обработки с целью управления свойствами и с целью получения высокого качества поверхностей;
- использование новых и совершенствование существующих способов создания неразъемных соединений.;
- применение роботов, гибких технологических линий, обрабатывающих центров;
- совершенствование способов переработки отходов и лома.
В ближайшем будущем развитие технологии материалов вероятнее всего приведет к радикальным изменениям, как в процессах получения материалов, так и в изготовлении из них полуфабрикатов (листов, полос, труб, уголков и т.д.).
За последние 70 лет металловедение развилось в науку, которая находит все более действенное практическое применение и воплощение в машиностроении. Современные методы исследования металлов дают результаты, благодаря которым непрерывно совершенствуются технология получения и переработки металлов, а также способы использования металлических материалов. Глубже изучив процессы, приводящие к разрушению и повреждению материалов, люди учатся управлять этими процессами.
Что касается конкретных отраслей машиностроения, то тенденции на данном историческом этапе следующие:
- особенно стремительно развивается автомобилестроение. Тенденции развития направлены на снижение веса конструкции и снижение энергоемкости, а также снижению затрат на изготовление;
- в самолетостроении и всем военном машиностроении на первый план выдвигается проблема надежности и безотказной, бесперебойной работы.
В завершении можно сказать, что в будущем мы получим еще более совершенные технологии машиностроения, которые будут тяжелее в понимании, но, возможно, легче в создании самой техники, которая в свою очередь будет еще более значимая для всего человечества.
Список использованных источников
1. Белицкая Э. И. Художественная обработка цветного камня: учеб. / Э. И. Белицкая. - М.: Легкая и пищевая пром-сть, 1983. -- 200 с.
2. Венецкий С. И. В мире металлов. - М.: Металлургия, 1982. - 256с.
3. Данилевский В.В. Технология машиностроения: учеб. Москва «Высшая школа», 1984.-- 416с.
4. Курганова Ю.А. ОМД: краткий исторический экскурс, основы и тенденции развития: метод. указания. Ульяновск: УлГТУ, 2005.-- 41с.
5. Серов В. Энциклопедический словарь крылатых слов и выражений: Второе издание. Москва «Локид-Пресс», 2005. - 880с.
6. Таловеров В. Н. Кузнечно-штамповочное оборудование: курс лекций / В. Н. Таловеров, И. Н. Гудков, А. В. Таловеров. - Ульяновск: УлГТУ, 2006. - 145 с.
7. Архимед: интересные факты из истории жизни / Русская изобретательная компания. - Режим доступа: www. URL: http://www.rusactive.ru/history/inventor/archimedes - 01.10.2013
8. Благородные металлы / Справочник Химика. - Режим доступа:
www. URL: http://www.chem100.ru/art.php?t=bm - 02.10.2013
9. Забытые изобретения Герона Александрийского / Патентное агентство Дмитрия Романенко. Режим доступа: www. URL: http://www.romanenko.biz/ru/library/article_heron.html - 02.10.2013
10. Изобретение новых инструментов / Научные открытия. - Режим доступа: www. URL: http://nauchnyeotkrytija.ru/izobretatelyu/izobretenie-novyx-instrumentov.html - 02.10.2013
11. История города Тула / Тула. - Режим доступа:
www. URL: http://btula.ru/fullnews_471.html - 03.10.2013
12. Курс лекций по ТММ. / Могилев, Гос. учр. "Белорусско-Российский университет". - режим доступа: www. URL: http://bru.mogilev.by/students/material/Course_lections_for_TMM/part0.html - 03.10.2013
13. Развитие машиностроения / Образовательный портал IQ coaching - Режим доступа: www. URL: http://www.iq-coaching.ru/razvitie-mashinostroeniya/ - 03.10.2013
14. Ртуть (начало) / Сибирь-Сервис. - Режим доступа:
www. URL: http://www.sibirservis.ru/rtuti-nachealo.html - 05.10.2013
15. Тугоплавкие металлы / Производство и поставка металлопроката «Ренал-Д». - Режим доступа: www. URL: http://www.renal-d.com/ru/tugoplavkie-metally.html - 05.10.2013
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
История развития швейной машины, надежность машин производства компании "Зингер". Общие сведения о механизмах швейной машины. Типы челночного устройства. Устройство швейной машины и принципы ее работы. Разновидности швейных машин и их предназначение.
курсовая работа [2,4 M], добавлен 10.11.2010История и логика взаимосвязи науки и техники. Место дисциплины "Технологии машиностроения" в классификации современных наук. Формирование знаний и основные современные направления развития технических наук. Процесс схематизации инженерных устройств.
курсовая работа [51,0 K], добавлен 16.08.2013Изучение современного состояния машиностроения и размещения по РФ. Характеристика тенденций развития тяжелого, среднего и общего машиностроения: станкостроение, автомобилестроение, авиационная промышленность. Внедрение нанотехнологий машиностроение.
курсовая работа [40,9 K], добавлен 22.03.2010Рассмотрение основных особенностей технологического процесса изготовления детали "Зеркало". Технология машиностроения как наука, занимающаяся изучением закономерностей процессов изготовления машин. Этапы расчета необходимого количества оборудования.
курсовая работа [561,9 K], добавлен 19.12.2012Тяжелое, общее и среднее машиностроение. Особенности размещения машиностроения в РФ. Современное состояние машиностроения РФ. Основные негативные факторы, ограничивающие развитие. Научный, интеллектуальный, кадровый и производственный потенциалы.
презентация [5,1 M], добавлен 24.04.2016История создания взбивальных машин в конце XVIII века. Технические характеристики машин: количество лопастей с перфорацией, скорость их вращения, объем дежи, разовая загрузка, мощность, производительность, напряжение, габаритные размеры и масса.
презентация [398,0 K], добавлен 06.03.2015Основы технологии машиностроения - пособие для студентов всех машиностроительных специальностей. Обучение самостоятельному проектированию технологических процессов. Краткое изложение теоретических положений с проектными задачами и образцами их решения.
методичка [576,7 K], добавлен 08.07.2009Характеристика производства и электроприемников. Рассмотрение электроснабжения и электрооборудования механического цеха завода среднего машиностроения. Расчет нагрузки освещения цеха и заземляющих устройств. Определение числа и мощности трансформатора.
курсовая работа [124,6 K], добавлен 23.04.2019Специальность "Технологии машиностроения" как одна из ведущих и перспективных в соответственной отрасли. Основные задания данной дисциплины. Проектирование конструкторской и создание технологической документации. Основные способы получения заготовок.
презентация [684,1 K], добавлен 26.12.2011Методические указания по выполнению курсового проекта по предмету "Технология машиностроения". Описание конструкции и служебное назначение детали. Технологический контроль чертежа и анализ детали на технологичность. Определение типа производства.
методичка [90,6 K], добавлен 08.06.2008
