Техника - молодёжи 2009-01, страница 50

Рис. 3 Навитой полый вал зубчатой передачи

Рис. 4 Навитый бислойный вал

передачи

Свойство живых систем сохранять в процессе взаимодействия со средой значения существующих параметров в заданных пределах называется гомеостазом (от греч. homos - подобный, одинаковый и stasis - состояние). Свойство конструкций сохранять своё нормальное работоспособное состояние при переменных воздействиях является машиностазом. Машиностаз можно обеспечить простейшими средствами, не прибегая к специальным датчикам и средствам преобразования их сигналов в дополнительные действия. Простой пример: бислойный, навитый из стальной и латунной лент вал прекрасно работает и в жару, и в холод, не охрупчи-ваясь при сильнейших морозах, не ослабевая в жару (рис. 4). Этому способствует различные температурные коэффициенты линейного расширения - у латуни он в 20 раз выше — обеспечивающие в сопрягаемых слоях переменные противоположные растяжения и сжатия.

Механизм, собранный из адаптивных узлов, приобретает свойства машиностаза. Облегчённый редуктор с навитым корпусом и навитыми валами обладает жёсткостью корпуса и валов, «армирующих», подобно рёбрам жёсткости, всю конструкцию. В динамике работы пиковые силы и моменты перераспределяются между всеми деталями, предотвращая поломки слабых звеньев. Редуктор автоматически обеспечивает выбор зазоров в зацеплениях зубчатых колёс, компенсирует износ деталей и, не требуя ухода, являет собой пример долгожительства.

Новому направлению самоадаптирующихся машин и узлов будет служить наука «машиностаз».

Рис. 5 Модель автомата поперечно-винтового точения

Обновление и изменение средств производства

К средствам производства относятся орудия труда и обрабатывающее оборудование. Сколь фантастичными современные станки с программным управлением ни казались бы в сравнении со станками, скажем, 1901 г., резервы повышения их производительности - впечатляющи, и не при увеличении, а наоборот, при уменьшении стоимости станка. Причина проста: современные автоматические приёмы труда копируют ручные способы древних героев: Гефеста, Геракла, токаря-механика Фео-дора (V в. до н.э.). Скорости возросли на несколько порядков, но строгают, сверлят, фрезеруют, шлифуют так же, как и древние греки или как триста лет тому назад тульские мастера. Спрашивается, зачем то и дело останавливать и двигать стол современного строгального или бабки шлифовального станка, если подачу проще осуществлять непрерывно? Тогда улучшается динамика способа - не нужно дёргать привод, упрощается сам привод подачи, повышается производительность резания.

Или совершенно новые, разработанные нашими учёными непрерывные технологии, позволяющие качественно изменить инструментальную базу и способ резания, унифицировать формы инструментов для всех видов обработки и встраивать их с прокатными станами и термическими участками в единую линию. Автомат поперечно-винтово-го точения (ПВТ) имеет фасонный инструмент - червячную фрезу по профилю прокатного валка (рис. 5). Линия комплексной обработки подшипниковых колец включает стан поперечно-винтового проката, два автомата ПВТ, термический участок и бесцентрошлифовальные станки. Её производительность составляет 5 млн подшипниковых колец в год, на порядок больше производительности современных раздельных участков оборудования. («Один за пятерых. Союз прокатки и резания», ТМ №10/1985).

Такие линии эффективны в крупносерийном и массовом производстве. Мелкие и средние партии деталей обрабатывают на станках с числовым программным управлением (ППУ). Повысить их производительность позволяют гибкие роторные станки: токарные, фрезерные, шлифовальные.

Особый интерес вызывают современные режущие инструменты. Как и две тысячи лет назад, они работают в одном направлении скорости и подачи. Но уже разработаны конструкции и испытаны сверла реверсивного резания, то есть способные с одинаковым успехом работать в любом направлении вращения (рис. 6). Эксперименты показали двукратное повышение стойкости по сравнению со стандартными спиральными свёрлами. В будущем все инструменты от резца до метчика, за редким исключением, будут реверсивными. Расход дорогостоя-