Что такое машина: определение, виды, устройство и назначение

В современном мире применяется огромное количество различных приборов, устройств и машин. Понятие «машина» трактуется неоднозначно, но общий смысл его одинаков. На латинском языке слово «машина» означает конструкцию, устройство, а в переводе с древнегреческого – приспособление, способ.

Понятие «машина» определение трактует как совокупность определенного количества различных механизмов, при активировании одного из которых запускается вся цепь (или отдельные узлы) машины. Ее составной механизм является набором нескольких деталей, движение одного вызывает реакцию других. Деталью именуется изделие, сделанное одинаковым по марке и назначению, без дополнительных сборочных процессов. Деталь является базовой основой машины.

Введение

Так что такое машина? В технических документах машина описывается как технический, искусственно созданный объект со сложной внутренней структурой, который выполняет определенные механические действия, необходимые для преобразования энергии, материала и различных информационных данных.

С появлением электроники в современном мире определение немного изменилось. Машина стала представлять собой технический объект, который в своей конструкции может и не содержать движущихся элементов и узлов. Это касается компьютеров и различной вычислительной техники, электрических приборов и других машин.

Машины призваны частично освободить человека от определенной нагрузки (умственной или физической), а иногда и полностью заменить его во время исполнения определенной работы. Что такое машина для человечества? Это первый и верный помощник в каждодневной жизнедеятельности людей, который повышает эффективность производительности труда. В машинах для исполнения производственных нагрузок применяются механические формы движения.

Историческая справка

Простейшие конструкции машин были известны еще в древние времена. Первейшим устройством для преобразования энергии из одного типа в другой стало водяное колесо. Его первым использовали народы Древнего Египта и Персии в системе полива. Такое назначение машины отображало перевод энергии льющейся воды в силу вращательного движения.

В стародавние времена простейшие машины использовались для увеличения возможностей человека относительно применения усилия к одной точке. Например, рычаги, подъемные блоки, различные движущиеся повозки, пресс-машины с винтовым принципом действия и др.

Большой эволюционный скачок машины получили во время расцвета Римской империи. Инженеры той эпохи приложили огромные старания к развитию и усовершенствованию военных машин, метательных боевых устройств, орудиям труда и механизмам для распиливания камня.

В 18-м веке была изобретена паровая машина. Устройство придумал шотландский инженер-механик Д. Уатт. С этого времени технический прогресс обрел ускоренные темпы развития. Появляются сложные движущиеся агрегаты и установки, оборудование становится все сложнее. Получают путевку в жизнь паровая турбина, двигатель внутреннего сгорания, электродвигатель с питанием от сети переменного тока.

Конструкция машин

Базовым узлом механической машины является механизм. Различные машины внешне могут отличаться, а внутренней конструкцией быть похожими или наоборот. Но главные, составляющие основу, узлы всегда являются неизменными во всех машинах.

Устройство машины состоит из таких частей, как:

• Двигатель, передаточное устройство и исполнительное. Совместное расположение и использование принято называть машинным агрегатом, а передаточное и исполнительное устройства, соответственно, механизмами. В машинах механические колебания осуществляются двигателем и/или исполнительным механизмом.
• Привод. Характеризуется как часть машинного агрегата, включающего в себя двигатель и передаточное оборудование. В машинах применяются механические, электро-, оптико-, гидромеханические и тому подобные приводы.

Главным определяющим параметром двигателя является показатель его мощности. С давних времен единицей измерения мощности была одна лошадиная сила. В современном мире, согласно принятой международной системе единиц, мощность измеряется в ваттах. Но привычная «лошадиная сила» и по сей день используется в некоторых областях применения машин.

Передаточный узел транслирует колебания от двигателя к исполнительному устройству и подразделяется на:

• Трансмиссию – передает поступательные движения от двигателя к исполнителю, при этом не меняя никаких параметров.
• Передачу – выходящие параметры движения двигателя уравниваются с входом в исполнительный узел. Передачи, которые замедляют колебания, являются редукторными, а те, которые ускоряют, относят к мультипликаторам.

Классификация по назначению

Все машины относятся к таким группам, как энергетические, рабочие или информационные.

Что такое машины энергетические? Это устройства, которые ставят своей задачей перевод одного вида энергии в другой. Представителями этой группы являются двигатели с электропитанием, гидротурбины, ДВС.

К рабочим машинам относятся устройства, которые различную энергию используют для изменения и транспортировки обрабатываемых материалов. Это технологические машины и агрегаты (прессы, мельницы и т. д.), а также перемещающие и подъемные машины (автомобили, лифты, краны и т. п.)

Что такое машины информационные, определит понятие, в котором данные устройства необходимы для изменения, обработки и дальнейшей передачи информационных данных.

Универсальность машин

В данной категории машины подразделяются на:

• Устройства, которые выполняют несколько видов работ по обработке и переработке различных объектов в сфере энергетических или информационных направлений. Это универсальные машины и самая широкая группа. Ярким представителем такой группы является персональный компьютер.
• Специализированные устройства, взаимодействуют с объектом одного вида, отличающегося свойством или формой.

Машины, работающие только с материалом определенной формы, размера или свойства, называются специальными.

Уровень автоматизации машин

Также основные виды машин подразделяются по режиму автоматизации процесса.

• Устройства с ручным управлением – обязательно присутствие оператора для запуска, контроля и остановки машины.
• Автоматическая машина. Самостоятельное устройство, работающее в запрограммированном режиме без надзора со стороны пользователя.
• Полуавтоматическая машина. Нуждается в повторной активации запрограммированного процесса при помощи человека.

Машина

Маши́на (лат. machina (от др.-греч. Μηχανή — двигать) — механизм, устройство, конструкция) — техническое устройство, выполняющее механические движения для преобразования энергии, материалов и информации. [1]

Машина предназначена для облегчения труда человека путём частичной или полной его замены. Особенностью машины, отличающей её от других устройств, является использование механической энергии (совершение определенного механического движения) для выполнения возложенной на неё функции (предназначения, работы, действий). Машина — это, прежде всего, механическое устройство, но не механизм.

Основной характеристикой машины является развиваемая ею мощность. Одной из первых единиц измерения мощности была лошадиная сила (л. с.). Несмотря на то, что в Российской Федерации принята Международная система единиц (СИ) и единицей измерения мощности является ватт, лошадиная сила продолжает использоваться и в настоящее время.

Содержание

Устройство машины и её составляющие

Основой устройства машины являются механизмы (например, кривошипно-шатунный механизм как часть паровой машины). Внешне разные машины могут содержать подобные или схожие механизмы. Но наиболее важные составляющие, остаются неизменными всегда, во всех машинах, такие как: двигатель, подвижные части и т.д

Машина состоит из двигателя как источника энергии (движения), передаточного и исполнительного устройств и системы управления. Вместе первые три части обычно называют машинным агрегатом. Механическое передаточное устройство называют передаточным механизмом, а механическое исполнительное устройство — исполнительным механизмом.

В машинах либо двигатель, либо исполнительное устройство (либо и то, и другое вместе) совершают механические движения. Остальные части машины могут основываться на иных принципах действия (например, использовать законы оптики, электродинамики и т. д.).

Часть машинного агрегата, включающая двигатель и передаточное устройство, составляет привод. В машинах используют механические, а также на комбинированные приводы — электромеханические, оптикомеханические, гидроэлектромеханические и т. п.

Двигатель и/или исполнительное устройство машины выполняют заданную функцию, совершая определенные движения, например, перемещение поршня насоса, руки робота. Проектирование таких устройств заключается в создании механизмов, обеспечивающих, прежде всего, заданные вид и закон движения. Эти задачи решаются методами теории механизмов и машин.

Механическое передаточное устройство (передаточный механизм) предназначено для передачи механической энергии. Оно необходимо для согласования взаимного положения и параметров движения двигателя и исполнительного устройства. Это, в свою очередь, позволяет подразделить передаточные устройства на следующие:

• трансмиссии — только передают движение от удаленного двигателя к исполнительному устройству без изменения характеристик этого движения. Например, от двигателя автомобиля, расположенного в его передней части, к задним колесам (ведущему мосту);
• передачи — согласуют параметры и вид движения на выходе двигателя с входными характеристиками исполнительного устройства. Механические передачи, замедляющие передаваемое движение, относят к редукторам, а ускоряющие — к мультипликаторам.

История

Первым известным прообразом машины было наливное водяное колесо, его с древнейших времён использовали для ирригации древние египтяне и персы. Это механическое устройство служило для преобразования энергии падающей воды (гидроэнергии) в энергию вращательного движения.

В эпоху античности машины как механические устройства применялись для усиления человеческих возможностей применительно к одной точке: подъёмные блоки, рычаг, колёсные повозки, машина для замеса теста, винтовой пресс, шнек (винт Архимеда). Машинами также считались простые строительные леса. Прообразы более сложных машин в качестве хитроумных устройств служили для развлечения публики, как, например, паровая машина Герона.

Во времена Римской империи конструирование машин относилось к архитектуре и имело прикладной характер. [2] Основные усилия инженеров были направлены на усовершенствование военной техники и ручных орудий труда, метательных орудий, устройств для распилки каменных блоков.
В эпоху поздней Римской империи и средневекового Запада слово «машина» применялось лишь к осадным орудиям.

Создание в 1774 г. Джеймсом Уаттом универсальной паровой машины положило начало технической революции и всё более ускоряющемуся техническому прогрессу. Появляются сложное оборудование и двигательные установки, такие как изобретенные в 1889 г. К. Лавалем паровая турбина, в 1870…1890 гг. двигатель внутреннего сгорания (газовый — Н. Отто, бензиновый — Г.Даймлера и К.Бенца, дизельный — Р.Дизеля), в 1889 г. М. О. Доливо-Добровольским — электродвигатель переменного тока.
Функционирование новых машин начинает широко использовать явления механики, термодинамики, электромагнетизма. Технические объекты становятся сложными физически. Для обозначения отдельных видов технических устройств вводятся термины «аппарат», «прибор».

Виды машин

По функциональному назначению выделяют следующие виды машин:

• энергетические, которые служат:
  • для преобразования какого-нибудь вида энергии в механическую (двигатели электрические, тепловые и другие);
  • для преобразования механической энергии в любой другой вид энергии (генераторы, как, например, электрогенератор);
• рабочие. Они служат:
  • для изменения положения физического объекта (транспортные машины, например, автомобиль, транспортер). Их исполнительным устройством, обеспечивающим движение, является движитель, например, колёса (колёсный движитель), гусеницы (гусеничный движитель);
  • для изменения формы физического объекта, свойств и взаимного положения частей (технологические машины, например, станок, пресс, миксер);
• информационные, которые служат:
  • для обработки информации с целью управления машинами (контрольно-управляющие машины, например, парорегулятор);
  • для получения различных математических образов в форме отдельных чисел и фигур (математические машины, например, арифмометр) [3] ;
  • для помощи человеку или с целью его замены в умственном труде, управлении и контроле рабочих процессов (логические машины);
• кибернетические, выполняющие определенные движения, присущие человеку или живой природе, одновременно обладая элементами искусственного интеллекта (роботы и автоматически функционирующие машины).