Детская энциклопедия
Том 1. Земля. Том 4. Растения и животные. Том 7. Человек. Том 10. Зарубежные страны.
Том 2. Мир небесных тел. Числа и фигуры. Том 5. Техника и производство. Том 8. Из истории человеческого общества. Том 11. Язык. Художественная литература.
Том 3. Вещество и энергия. Том 6. Сельское хозяйство. Том 9. Наша советская Родина. Том 12. Искусство.

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.

Надежность и долговечность

Конечно, хорошо, когда внешний вид ма­шины радует глаз (см. ст. «Техника и эсте-

Подходящий двигатель для пылесоса тоже нашли среди готовых изделий...

60

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