Mașină

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare
Notă despre dezambiguizare.svg Dezambiguizare - Dacă căutați numele comun al vehiculului, consultați Automobil .
Un exemplu de aparat (folosit pentru rularea țigărilor).

Termenul de mașină desemnează un set de componente, conectate între ele, echipate cu dispozitive de acționare, circuite de comandă și conectate integral pentru a efectua o acțiune bine determinată, capabilă să efectueze lucrări printr-o forță de altă natură decât cea a animalelor , determinarea sau îmbunătățirea capacităților umane (cu excepția mașinilor simple ).

Există mașini de diferite tipuri și construite în scopuri diferite (de exemplu: mașini electrice , mașini de mutat pământ, mașini de transport și ridicat, mașini de fluid ).

Istorie

Istoria mașinilor merge mână în mână cu căutarea forțelor care ar compensa limitarea mușchilor umani. Probabil primele mașini complexe au fost cele create pentru a exploata vântul și apa râurilor: morile de apă și morile de vânt. Vântul sau apa curentă forțează lamele morii sau ale roții să se rotească (axa din roată); dând axului o formă de cot și conectându-l la o pârghie, mișcarea rotativă devine o mișcare alternativă care face să funcționeze tija unei pompe ; prin adăugarea de roți dințate pe axa rotativă, forța sau viteza pot fi mărite și utilizate pentru a măcina cerealele, a pune războinicele în mișcare, a ascuți cuțitele. Dar nu este întotdeauna suficient vânt în acest scop și apa curentă nu se găsește peste tot. O sursă universală de energie este aburul, dar nu a fost exploatat decât în anii 1700 , când a fost concepută o pompă de abur pentru a pompa apa din adâncurile minelor de cărbune britanice. De aici până la invenția motorului cu aburi a fost un pas scurt. Principiul motorului cu aburi este simplu: focul încălzește apa și o face să treacă la starea de abur. Acest abur, închis într-un cilindru echipat cu un piston mobil, împinge pistonul însuși. Mișcarea pistonului poate fi transmisă roților unei locomotive (tren) sau celor ale unei bărci fluviale .

La începutul secolului al XX-lea, motoarele pe benzină și diesel au văzut lumina. Energia necesară este asigurată de o ardere atât de rapidă, încât este numită explozie sau explozie. Dacă explozia (benzină amestecată cu aer) are loc într-un cilindru în care rulează un piston etanș, energia eliberată va împinge pistonul și biela integral cu acesta. Prin provocarea diverselor explozii succesive în diferite cilindri, cu pistoanele conectate toate la același arbore sau axă, mișcările de translație ale pistoanelor vor fi transformate în mișcare rotativă la arbore.

Electricitatea a fost descoperită în secolul al XIX-lea . Un curent electric a fost generat într-un fir prin rotirea unei înfășurări între polii unui magnet . Dacă conductorul traversat de curent electric este înfășurat în bobine, acesta se comportă ca un magnet și atrage fierul și oțelul. Din aceste descoperiri au venit dinamul , o mașină generatoare de curent electric, capabilă să producă cantități mari de energie electrică la un cost redus și motorul electric . Energia electrică poate fi transportată cu ușurință cu cabluri speciale către dispozitivele utilizatorului amplasate în case sau fabrici, unde motoarele speciale o transformă în energie mecanică, de exemplu.

Au fost construite mașini-unelte mari acționate de electricitate, mașini capabile să producă piese metalice pentru alte mașini, strunguri pentru a prelucra perfect bucăți de oțel, avioane pentru îndepărtarea așchii de metal de orice grosime, melci și freze pentru a face găuri și brazde, prese hidraulice pentru prelucrarea metalului foi la forma dorită. Aceste mașini, alimentate cu energie electrică, au fost proiectate pentru a produce piese mecanice identice între ele și extrem de precise în execuție. Piesele, șuruburile, roțile dințate, excentricele , lanțurile, curelele de transmisie , rulmenții cu bile au fost realizate în așa fel încât să poată fi interschimbabile între o mașină și alta și să facă posibilă producția în serie.

Căutarea de noi surse de energie continuă, ceea ce necesită construirea de noi mecanisme. Motoarele cu reacție, motoarele cu rachetă, reactoarele nucleare, celulele de combustibil , bateriile solare, motoarele cu ioni , generatoarele termoelectrice și bateriile nucleare sunt câteva dintre noile surse de energie concepute în timpul nostru. Acestea necesită utilizarea de noi materiale cu proprietăți speciale, cum ar fi aliajele metalice speciale și materialele refractare pentru a rezista la temperaturi foarte ridicate, substanțe extrem de pure și așa mai departe.

Toate mașinile moderne combină principiile mecanice ale forței și mișcării cu proprietățile particulare ale materiei și energiei. Cu cât este mai profundă esența materiei, cu atât va fi mai necesar să se elaboreze mașini adecvate. De exemplu, pompele hidraulice și sistemele de transmisie automată s-au născut după ce efectele presiunii asupra aerului și apei au fost perfect înțelese; pixul, de exemplu, a fost inventat când s-a descoperit aderența moleculară .

Descriere

În general (în fizică) termenul de mașină identifică un sistem care transformă energia dintr-o specie în alta . De exemplu, mașinile electrice transformă energia electrică în energie mecanică ( motor electric ) sau energie luminoasă ( lampă electrică ) sau numai în energie termică ( aragaz electric ) sau energie mecanică în energie electrică ( alternatorul ). Alte exemple de mașini: motorul cu ardere internă care transformă energia chimică a combustibilului în energie mecanică; frâna unui vehicul care disipă energia mecanică prin transformarea ei în energie termică .

În ingineria mecanică, disciplina mașinilor (fără alte specificații) studiază setul de mașini fluide și motoare primare , adică convertoare de energie primară în lucru mecanic și invers.

În limbajul comun, termenul de mașină are, de asemenea, semnificații specifice ( automobile ), care trebuie evitate în știință.

Mai recent, termenul a fost folosit, atât în ​​domeniul tehnico-științific, cât și în limbajul cotidian, pentru a indica obiecte construite de om cu scopul de a gestiona nu energia, ci informațiile . Atât procesoarele electronice în general, cât și unele dintre componentele lor, precum și modelele lor teoretice , sunt, prin urmare, adesea indicate cu acest termen.

Operațiune

Forțele naturale au fost întotdeauna folosite pentru a efectua lucrări care necesită o forță mai mare decât mușchii umani. Încă din cele mai vechi timpuri, acestea au fost exploatate pentru a efectua mișcări mecanice bazate pe cele șase mașini simple, forța vântului, apa râului, combustia, aburul și, mai recent, forțele chimice, electrice, magnetice, atomice și nucleare. Combinațiile acestor mașini au fost concepute capabile să efectueze o mare varietate de mișcări mecanice. Prin combinarea acestor mișcări, mașinile complexe au fost inventate și construite în numeroase scopuri specifice.

Scopul mașinilor complexe este de a lucra prin transformarea energiei. Lucrarea care trebuie efectuată poate varia de la extragerea unui cui până la mișcarea unui mijloc de transport (avion, mașină, navă, tren) sau de la realizarea fotografiilor până la rezolvarea problemelor matematice. Într-o mașină, energia mecanică necesară pentru efectuarea lucrării este transferată prin intermediul unor piese mecanice (variante ale celor șase mașini fundamentale) către servomotoare. În plus, multe mașini transformă o formă de energie într-o altă formă de energie. De exemplu, energia termică produsă prin arderea cărbunelui poate fi utilizată pentru a obține vapori de apă. Aburul poate fi folosit într-un motor cu aburi pentru a produce energie mecanică. Această energie va fi utilizată pentru a roti o dinamă care va genera electricitate.

La rândul său, electricitatea care vine din dinam poate fi transformată în energie termică (aragaz electric, fier), în energie mecanică (motor electric), în energie luminoasă (lumină electrică), în energie sonoră (difuzor), în energie radiantă (X -mașină de raze) și așa mai departe. Mașinile nu numai că transferă și transformă energia, ci și pot înmulți forța disponibilă. Aceasta înseamnă că anumite mașini permit unei forțe mici care acționează pe o distanță mare să se echilibreze și să depășească o forță mai mare care acționează pe o distanță mai mică. Această creștere a valorii forței are loc, de exemplu, într-un sistem de scripete, cum ar fi palanul, sau într-un angrenaj, cum ar fi cel văzut într-o transmisie auto. Prin urmare, multe mașini cresc forța aplicată, ca la bicicletă. Cu toate acestea, o mașină nu poate crește valoarea forței și vitezei în același timp.

Performanța unei mașini

În timpul funcționării lor, mașinile suferă, în general, pierderi de putere asociate cu efecte disipative (de exemplu frecare glisantă , frecare de rulare , frecare dinamică fluidă , efect Joule , supratensiuni ), astfel încât eficiența mașinilor reale este întotdeauna mai mică de 1. Doar în unele cazuri nu există efecte disipative, astfel încât eficiența este egală cu unitatea: în astfel de cazuri vorbim de mașini ideale . [1]

Organe mecanice

Structura de susținere a unei mașini este corpul principal al mașinii și îi conferă adesea aspectul său. Părțile mecanice sunt montate pe structură: roți dințate, mecanisme, suporturi, arbori de transmisie , rulmenți , articulații etc.

Perechi de roți

O pereche de roți este un sistem mecanic care servește la transmiterea mișcării rotative cu caracteristici diferite. Roata motrice este roata care transmite mișcarea celeilalte, numită roată antrenată. Elementele caracteristice ale fiecărei perechi sunt:

  • raportul de transmisie, care indică raportul dintre cele două viteze unghiulare (puterea în pasaj nu variază);
  • schimbarea sensului de rotație.

Există diferite tipuri de perechi: roți de frecare, roți dințate, curele cu fulii, lanțuri articulate.

Clasificare

Mașini simple

Pictogramă lupă mgx2.svg Același subiect în detaliu: Mașină simplă .

Mașinile simple se numesc așa deoarece nu pot fi împărțite în mașini mai de bază. [1] Acestea maximizează utilizarea forței musculare, ajutând oamenii să efectueze diferite tipuri de acțiuni: ridicare, transportare, rotire, tragere și tăiere.

Există șase mașini simple :

Combinarea mașinilor simple oferă mașini complexe. Comparativ cu mașinile simple, mașinile complexe sunt concepute pentru a îndeplini sarcini mai specifice.

Mașini complexe

O mașină complexă poate fi definită ca unirea a două sau mai multe mașini simple. După cum sa menționat anterior, există șase mașini simple: maneta, axa din roată, scripetele, planul înclinat, șurubul, panoul. Îl ajută pe om să facă diferite tipuri de muncă: ridicare, transport, rotire, tragere și tăiere. Combinând mașinile simple împreună, aveți mașini complexe. Mașinile cele mai complexe sunt menite să îndeplinească sarcini specifice.

Pereche de unelte

Una dintre cele mai ușoare mașini complexe de înțeles este angrenajul , care este o roată dințată . Un sistem de transmisie constă din două roți dințate montate pe axele respective și cuplate între ele. Rotația unuia o determină pe cea a celeilalte. De obicei, roțile sunt de diferite dimensiuni. Angrenajele mici se rotesc mai repede și cu mai puțină forță decât angrenajele mari, care exercită mai multă forță. Pentru fiecare revoluție a angrenajului mai mic, cea mare face parte din revoluție. Roata mare și axa sa se rotesc mai încet, dar sunt capabile să ridice mai multă greutate sau să învârtă ceva pe care roata mai mică nu ar putea să o miște. Cu dinții la un unghi față de axa roților, aceste axe pot fi aranjate la un unghi unul față de altul, mai degrabă decât paralel. În acest fel, o forță verticală poate fi transformată într-una orizontală. Angrenajele sunt utilizate în ceasuri, automobile, motoare forboard, trenuri și multe alte mașini complexe.

Mașini cu fluid

Mașinile cu fluide supraveghează schimbul de lucru între un arbore și un fluid și se numesc:

Convertoare de energie primară

Convertorii de energie primară în lucrările mecanice sunt împărțiți în:

Mașini electrice

Pictogramă lupă mgx2.svg Același subiect în detaliu: Mașină electrică .

Mașinile electrice sunt dispozitive concepute pentru a converti energia electrică în energie mecanică, energia mecanică în energie electrică sau pentru a modifica formele de energie electrică. Acest ultim caz include transformatorul , care este o mașină magnetică, statică (fără piese în mișcare), menită să modifice parametrii energiei electrice, sub forma particulară de curent alternativ . Mașinile de conversie statică, altele decât transformatoarele, bazate pe semiconductori, nu sunt considerate în mod normal ca „mașini electrice”, ci în schimb sunt denumite „convertoare statice”.

Notă

Bibliografie

  • Tito Menzani, Mașina prin timp. Mecanica instrumentală italiană de la origini până la succesul internațional , Bologna, Clueb, 2011.

Elemente conexe

Alte proiecte

linkuri externe

Controlul autorității Tezaur BNCF 4784 · LCCN (EN) sh85079362 · GND (DE) 4037786-6 · BNF (FR) cb131626829 (dată) · NDL (EN, JA) 00.56574 milioane