Техника в ее историческом развитии

Раздел: Быт. Хозяйство. Строительство. Техника

Всемирные промышленные выставки, организованные в 60—80-х годах XIX в.. продемонстрировали заметный прогресс мирового машиностроения. Число машин в различных областях производства из года в год увеличивалось. Возрастали и потребности создателей машин в научном осмыслении и обосновании оныта проектирования машин, в разработке методов их расчета и изготовления.

Механика машин, бывшая до середины XIX в. в основном наукой описательной, начинает пользоваться аналитическими, графическими и экспериментальными методами исследований. Происходит первоначальная дифференциация теории машин: из нее выделяются описательное машиноведение, теория паровой машины, некоторые ответвления науки о машинах различных производств, в частности о транспортных машинах; к концу столетия оформляется в самостоятельное научное направление учение о деталях машин.

Усложняется и расчленяется теория механизмов, выделяются кинематика механизмов, кинематическая геометрия: самостоятельное значение получает теория шарнирных механизмов, начинает разрабатываться учение о структуре механизмов. В связи с растущим применением передач в машинах развивается теория зубчатых зацеплений, появляются приближенные методы расчета ременных и цепных передач. В динамике машин к началу XX в. самостоятельное значение приобретают теория трения и теория автоматического регулирования.

Естественно, что в период, когда техника развивалась в основном на базе эмпирических поисков, наука о машинах следовала за развитием машин и лишь в отдельных случаях могла опережать те или иные технические достижения. Поэтому не приходится удивляться разноречию не только теоретических положений, но и определений, терминологии, классификации и т. п. в XIX в. [9. 24—26].

Исключительно важный вклад в изучение машин, в выяснение их роли и значения в общественном производстве внесли К. Маркс и Ф. Энгельс. Именно К. Марксу принадлежит строго научное и всестороннее определение машин, данное им в 13-й главе «Капитала»: «Всякое развитое машинное устройство состоит из трех существенно различных частей: машины-двигателя, передаточного механизма, наконец машины-орудия, или рабочей машины. Машина-двигатель действует как движущая сила всего механизма. Она или сама порождает свою двигательную силу, как паровая машина, калорическая машина. электромагнитная машина и т. д.. или же получает импульс извне, от какой-либо готовой силы природы, как водяное колесо от падающей воды, крыло ветряка от ветра и т. д. Передаточный механизм, состоящий из маховых колес, подвижных валов, шестерен, эксцентриков, стержней, передаточных лент, ремней, промежуточных приспособлений и принадлежностей самого различного рода, регулирует движение, изменяет, если это необходимо, его форму, например превращает из перпендикулярного в круговое, распределяет его и переносит на рабочие машины. Обе эти части механизма существуют только затем, чтобы сообщить движение машине-орудию, благодаря чему она захватывает предмет труда и целесообразно изменяет его»  . Марксистский анализ технических, экономических и социальных аспектов машинного производства явился действенным и мощным стимулом для изучения проблем машинной техники, расширения и углубления исследовательских работ, возникновения науки о машинах.

В ходе развития машинного производства машиноведение становилось все более важным, а в некоторых случаях определяющим фактором технического прогресса машиностроения. Значительная роль принадлежала тем широким научным поискам и многочисленным исследованиям, которые были начаты в последней трети XIX в. и развиты в первые десятилетия XX в. [24, 26, 27].

Наиболее существенный вклад в науку о машинах внесли ученые и инженеры, имевшие большой практический опыт и преподававшие в университетах, технических институтах, колледжах, военных училищах. Среди иих — видные французские ученые: Ш. Лабуле, который издал обстоятельный «Курс кинематики или теории механизмов», выдержавший в 70—80-х годах три издания; Ж. Б. Беланже, написавший «Курс кинематики», Г. Гупийер, подготовивший первый университетский учебник «Курс механизмов» и специальную монографию «Теоретический и практический курс о зацеплениях», посвященный зубчатым передачам в машинах; профессор А. Резаль, выпустивший «Трактат чистой кинематики»; профессор А. Маннгейм, оформивший кинематическую геометрию в самостоятельное научное направление. В этой же области успешно работали видный бельгийский ученый Ф. Жнльбер и один из основоположников статистической кинематики, американский ученый В. Гиббс.

В Англии наибольшую роль в развитии кинематики машин на рубеже XIX—XX вв. сыграли работы А. Кейлн, Д. Сильвестра и особенно А. Кеннеди, создавшего первый английский учебник по механике машин.

Значительный вклад в развитие учения о машинах внес знаменитый немецкий машиновед Ф. Рело. Им были исследованы п сформулированы многие понятия в теории машин и механизмов, предложены принципы классификации, изучена история .машин. К работам Рело примыкают исследования других немецких ученых: Ф. Грасгофа, выпустившего в период 1870—1890 гг. три тома «Теоретического машиностроения», и Л. Бур- местера, создавшего известный «Учебник кинематики» (1888 г.), в котором: впервые для исследования механизмов были применены методы кинематической геометрии.

Многим обязана наука о машинах крупнейшему русскому ученому, профессору Петербургского университета П. Л. Чебыпхеву. Он первый применил в механике машин математические методы и преобразовал ее из науки описательной в науку расчетную. Главным направлением работ Чебышева в области кинематики было создание им теории шарнирных механизмов, сыгравшей впоследствии крупную роль в развитии теории машин. Решение Чебышевым многих задач по регуляторам, парораспределению, прессам, счетным машинам, весам и т. д. послужило и развитию теории, и непосредственной практике машиностроения. Достаточно сказать, что регуляторы Чебышева удостоились золотых .медалей Всероссийской выставки (1870 г.), Всемирных выставок в Вене (1873 г.), Филадельфии (1876 г.) и Париже (1878 г.).

Продолжателями работ Чебышева были его ученики и последователи — П. О. Сомов, успешно разрабатывавший теорию структуры механизмов и их классификацию; Н.Б.Делоне, выпустивший «Лекции по практической механике»; В. Н. Лигип, издавший впервые в России монографию «Кинематика»; X. И. Гохман, написавший «Кинематику машин».

Видным ученым-машиноведом был профессор И. А. Вышнеградский, плодотворно работавший в 60—80-х годах в области практического машиностроения, динамики машин, расчета и проектирования подъемных машин; им же были заложены основы теории автоматического регулирования. Огромной заслугой Вышнеградского явилось введение в учебных заведениях России преподавания машиностроительных дисциплин, подготовка инженерных кадров для производства машин на отечественных заводах. «И. А. Вышнеградский образовал несколько поколений механиков и строителей машин,— писал проф. В. Л. Кпрпичев.— Ученики его теперь рассеяны по всему лицу нашего обширного отечества и, пользуясь сообщенными им знаниями, успешно работают теоретически и практически на поприще машиностроения. С тех пор оно стало у нас туземным делом... Это один из лучших примеров того огромного значения, которое могут представить учитель и школа для действительной жизни» [28, с. 15].

В последней четверти XIX в. получает развитие динамика машин, связанная, как правило, с исследованием паровых машин и кривошипио- шатунных механизмов. В этот период появляется монография австрийского ученого И. Радннгера «О паровых машинах с высокой скоростью поршня» и книга немецкого ученого Р. Прелля «Опыт графической динамики», в которой впервые были поставлены многие вопросы динамики механизмов, получившие свое дальнейшее развитие в конце прошлого и первой четверти нынешнего века. В 80—90-х годах немецкий профессор М. Рюльман опубликовал крупное энциклопедическое сочинение — «Общее машиноведение» в четырех томах; эта работа содержала многие исторические экскурсы и обобщала мировой опыт создания энергетических и технологических машин.

На рубеже XIX и XX вв. и в первые десятилетия XX в. наибольший вклад в науку о машинах вносят ученые Германии и России. В 1900 г. выходит в свет второй том «Теоретической кинематики» Ф. Рело, послуживший как бы катализатором многих работ в области механики машин. Интересные исследования в этом направлении выполнили Р. Мюллер, О. Mop, JI. Бурместер. Крупными достижениями ознаменована деятельность видного немецкого ученого, профессора Ф. Виттенбауэра, создавшего систему графических методов исследования динамики механизмов и машин. Изданная Виттенбауэром «Графическая динамика» явилась синтетическим трудом, в котором на основе многих обобщений излагались методы кинетостатического и динамического расчета механизмов, ставились некоторые проблемы механики машип.

Весьма широкой и плодотворной была на рубеже столетий деятельность русской школы механики машин. Россия, в целом значительно уступавшая в промышленном развитии главным капиталистическим странам мира, имела ряд солидных технических школ. Многие русские профессора сочетали работу в университетах с преподаванием в технических вузах.

Проблемы механики машин, расчета и проектирования транспортных, подъемных, торных, сельскохозяйственных машин нашли широкое отражение в работах Н. Е. Жуковского, Н. И. Мерцалова, П. К. Худякова, А. И. Сидорова, В. П. Горячкина, Л. В. Ассура, В. И. Гриневецкого, Д. С. Зернова и др. Профессор Н. Е. Жуковский, работы которого по аэродинамике принесли ему мировую славу, был крупнейшим исследователем в области теории механизмов и машин, выдающимся педагогом и популяризатором идей механики машин. Широкую известность получили его работы «Распределение давлений на нарезке винта и гайки», «О скольжении ремня на шкивах», «О трении в машинах» и др. Курс прикладной механики, прочитанный Н. Е. Жуковским в Московской практической академии коммерческих наук, был впервые издан в 1901 г. В 1909 г. выпущен специальный курс регулирования машин, прочитанный Жуковским в МВТУ; в курсе были две обширные части: статика и динамика регулятора. Работы Н. Е. Жуковского на много лет сохранили свое непреходящее теоретическое и практическое значение; не удивительно, что они многократно переиздавались [29].

Капитальным трудом «Динамика механизмов» обогатил науку о машинах проф. Н. И. Мерцалов. Создателем классической теории структуры и классификации механизмов был ученик Жуковского JI. В. Ассур. Новый оригинальный курс «Элементы машиноведения» основал в начале 900- х годов профессор МВТУ А. И. Сидоров. Его курс представлял собой своеобразную энциклопедию по машиноведению: здесь были заложены научные основы теории механизмов и машин, общего машиноведения, принципы расчета и проектирования деталей машин и самих машин. Наряду с известным немецким ученым К. Бахом, издавшим курс «Детали машин», проф. А. И. Сидоров явился создателем отечественной школы расчета и проектирования деталей и узлов машин. Ему принадлежат также интересные «Очерки по истории техники» [30].

Проблемы трения в машинах и создания высокоэффективных способов жидкостной смазки успешно разрабатывал профессор Н. П. Петров — один из основателей гидродинамической теории трения. Он впервые дал сложным явлениям трения математическую интерпретацию, создал методы их точного измерения и регулирования, ввел в практику машиностроения многие ранее неизвестные коэффициенты трения, разработал правила изготовления смазок для узлов машин.

Особое значение для становления науки о машинах имели труды профессора В. П. Горячкина. Дело в том, что на протяжении длительного периода развития машиностроения учение о рабочих, или технологических, машинах выпало из поля зрения машиноведов; им занимались, как правило, технологи, и сводилось оно в основном к описательным курсам. Базой для создания теории технологических машин В. П. Горячкин избрал парк сельскохозяйственных машин, достаточно большой и разнообразный в то время. В период 1909—1914 гг. опубликованы такие труды В. П. Горячкина, как «Теория жатвенных машин», «Теория барабана», «Зерносушилки», «Веялки и сортировки», «Силы инерции и пх уравновешивание». В 1919 г. издана монография «Земледельческая механика», ставшая первым в технической литературе трудом, где обобщены вопросы теории рабочих машин. Идеи проф. В. П. Горячкина, развитые в послереволюционное время, внесли большой вклад в советскую науку о машинах.

Машиностроительный кружок

В сведениях по машиноведению даются основные понятия о деталях машин, элементарные понятия о передачах и видах движения...

›Техническое творчество›

ШКОЛА. Здания общеобразовательных школ по типовым проектам

...по различным предметам (литература, иностранные языки, история, география, математика, черчение — рисование, электротехника — физика, основы машиноведения) .

Организация и содержание работы технических кружков

Программа предусматривает знакомство учащихся с современным производством, с характерными технологическими процессами, с машиноведением и энергетикой...

›Техническое творчество›

 Эликсир здоровья из... вибрации

ученые Государственного НИИ машиноведения имени академика А. А. Благонравова установили, что частоту внешней, механической вибрации, воздействующей на наш организм...

Перечни крупнейших компаний стран. Формы составления и публикации...

* Центральный фонд промышленных каталогов зарубежных фирм ведется в отделе промышленных каталогов Института машиноведения РАН.

Механизмы машины Производительность работы...

В других высших технических заведениях проходилось не машиностроение, а машиноведение. В данное время в России изготовляются всевозможные типы орудий и машин...