не годится. Поэтому его изготовляют из сверхтвердых сплавов или алмазов.
Условия взаимной работы деталей тоже влияют на выбор материала. Нельзя сделать и вал, и вкладыши подшипника скольжения (см. ст. «Опоры») из стали. Такой подшипник не будет работать: сталь по стали «не скользит». Надо вал сделать из стали, а вкладыши подшипника — из бронзы или из специального сплава — баббита. А если для смазки вместо масла применяется вода, вкладыши подшипника надо сделать из пластических масс. Цилиндры автомобильного двигателя сделаны из стали, а поршневые кольца делают из мягкого чугуна, чтобы при работе не стирались стенки цилиндра.
Но машина должна быть еще и технологичной, т. е. удобной для изготовления (см. ст. «Что такое технология»). Это тоже связано с выбором материалов. Возьмем, например, корпус редуктора. Его можно сделать и из чугуна, и из стали. На чем же остановиться? Выбор делает технология — попробуйте выточить из целого куска стали деталь такой сложной конфигурации. Сколько потребуется труда, различных станков, сколько лишнего металла будет превращено в стружку! Такую деталь надо отливать из чугуна — просто, удобно и почти никаких отходов.
При выборе материала конструктор обязан постоянно думать о стоимости машины. Прежде чем окончательно принять решение, он должен несколько раз проверить: а нет ли более дешевого материала с требуемыми свойствами.
Надо сказать, что сейчас у конструкторов почти неограниченный выбор материалов. Там, где не подходит металл, они обращаются к пластмассам. Это не случайно: сейчас созданы пластмассы, которые и прочнее, и легче, и дешевле
стали. Мало того, они обладают такими качествами, которых нет у металлов, например прозрачностью, способностью пропускать невидимые лучи, устойчивостью против коррозии. А самое главное — пластмассы очень легко обрабатывать. Нагреванием и давлением из них можно получать детали любой формы, не требующие последующей обработки.
Пользуются конструкторы-машиностроители и железобетоном, который применялся раньше только в строительстве. А теперь из него делают станины для тяжелых станков.
Как видите, различные материалы начинают теснить металлы. Но металлурги не сдаются. Они создают все новые и новые способы изготовления деталей. Один из интереснейших — металлокерамический, т. е. прессование деталей из металлических порошков (см. ст. «Порошковая металлургия»). Этот способ позволил конструкторам проектировать детали сложнейшей конфигурации из различных металлов и сплавов.
При выборе материалов конструктор не должен забывать и о тех возможностях, которые дает ему применение тех или иных способов металлопокрытий и термической обработки (см. ст. «Защита металла»). Например, закалка концов вала повысит его прочность и износоустойчивость; хромирование, никелирование, кадмирование и другие покрытия позволят защитить деталь от коррозии, сделать ее красивой.
Конечно, хорошо, когда внешний вид машины радует глаз (см. ст. «Техника и эсте-
Подходящий двигатель для пылесоса тоже нашли среди готовых изделий...
тика»). Но надежность машины в работе — более важное качество.
Надежность машины складывается из двух основных моментов: прочности конструкции и четкости работы механизмов. Казалось бы, выбирая наиболее прочные материалы, увеличивая размеры и сечение деталей, конструктор может создать «сверхпрочную» машину, которая выдержит любую нагрузку. Но такое решение будет неверным. Оно приведет к излишней затрате материалов и труда на их обработку, к увеличению веса и размеров машины. Может случиться и так, что «сверхпрочная» машина окажется неуклюжей и непригодной к работе. Значит, к вопросу прочности надо подходить более разумно. Безусловно, все детали машины должны быть рассчитаны на ту нагрузку, которую им придется выдерживать при работе, но наиболее ответственные из них должны иметь определенный запас прочности. И величина этого запаса определяется прежде всего назначением детали и последствиями в случае ее поломки.
Возьмем для примера обыкновенный стальной трос. С его помощью раздвигают занавес перед экраном в кинотеатрах, поднимают грузы на подъемных кранах и людей в кабинах лифтов и т. д. Что произойдет, если оборвется трос занавеса? Ничего особенного — занавес раздвинут вручную. При обрыве троса подъемного крана упадет груз, и это может причинить серьезный ущерб. И уж совсем недопустимо, чтобы оборвался трос пассажирского лифта. Кроме того, в кабину лифта иногда заходит пассажиров больше, чем положено. Поэтому, конструируя пассажирский лифт, конструктор обязан применять тросы, способные выдержать нагрузку в пять раз больше расчетной. Иными
словами, конструктор должен в данном случае предусмотреть пятикратный запас прочности.
Значительно труднее обеспечить четкость работы всех механизмов машины. И эта трудность тем больше, чем машина сложнее. Следовательно, конструктор должен стремиться к простоте кинематической и электрической схем машины. Чем меньше движущихся и трущихся деталей, чем меньше электрических контактов, тем легче обеспечить их четкую работу.
Подчас работа машины зависит от работы не очень важных на первый взгляд ее деталей. Если, скажем, засорится фильтр бензопровода в автомобиле, то двигатель заглохнет и машина постепенно остановится. А если прекратится подача топлива или смазка в двигателях большого скоростного самолета — это грозит катастрофой. Следовательно, конструктор должен оценить значение каждого узла и последствия его повреждения и, если надо, предусмотреть установку резервных устройств.
С другой стороны, многие мелкие неисправности, возникающие в машинах во время работы, не принесут вреда, если их вовремя заметить и устранить. Поэтому, создавая, например, гидравлическую или паровую турбину для электростанции, необходимо предусмотреть соответствующие контрольно-измерительные приборы и устройства, своевременно сигнализирующие о возникших ненормальностях в работе машины.
Если все эти условия выполнены, машину можно считать надежной. Но как долго она будет такой? Вечных машин, конечно, не бывает: даже самые прочные детали рано или поздно изнашиваются, даже самый крепкий металл устает и разрушается. Но разные детали работают в различных условиях. Станина станка,
Остается решить, какими будут насадки.
61