Розділ «1.4. Машина - елемент системи "Людина-Машина-Середовище"»

Світ машин та механізмів тепер супроводжує людину на кожному кроці. Людина, суспільство стають все більш залежними від сучасної, складної техніки - механізмів, машин, в тому числі електронно-обчислювальних, які тепер керують різними життєво важливими системами і перед усім наденергоємними - атомними електростанціями, військовими об'єктами, інформаційними системами, штучними космічними об'єктами.

Основні групи машин та механізмів. Машина (від лат. machina) - устрій, за допомогою якого виконують різноманітні операції для переміщення об'єктів, перетворення енергії, матеріалів, систематизації та збереження інформації. Машини збільшують фізичну та інтелектуальну могутність людини.

Розрізняють три основні групи машин: робочі, енергетичні та інформаційні. Пристрої, призначені для перетворення будь-якого виду енергії в механічну, називають машино-двигунами. Це електродвигуни, двигуни внутрішнього згоряння (карбюраторні, дизельні), турбіни, теплові (парові) машини.

Група робочих машин складається з технологічних і транспортних.

Технологічні машини - це металообробні верстати, прокатні стани, поліграфічне устаткування та інші.

Транспортні машини - автомобілі, літаки, тепловози, підіймачі, конвейєри, газо-, нафто-, водогони.

Інформаційні машини - найбільш складні пристрої, призначені для одержання, переробки і збереження інформації - арифмометри, механічні інтегратори, електронні обчислювальні машини (ЕОМ), персональні комп'ютери. Хоча в повному розумінні слова ЕОМ не є машиною, тому що в ній механічні пристрої мають допоміжне значення.

Як правило машина складається з механізмів, що перетворюють рухи одного або декількох тіл у потрібному напрямку до іншого тіла. Механізми - основа машин.

Механізм - система, яка складається з ланок або сполучених деталей, частин. З'єднання стикованих деталей, в результаті чого виникає рух, називається кінематичною парою - обертальна (шарнір), поступальна (повзун і напрямляючий), гвинтова (гвинт і гайка), сферична (кульовий шарнір - як суглоби у людини). Якщо в механізмі, машині використовують крім твердих тіл рідинні або газоподібні речовини, то такі пристрої називають відповідно гідравлічними або пневматичними.

В залежності від виду ланок у механізмі або машині розрізняють зубцюваті, підйомні, ланцюгові, фрикційні, ремінні передачі, в тому числі пневмо- і гідропередачі.

Машини, механізми так само старі, як і людина, яка завжди прагне до полегшення своєї праці, збільшення її продуктивності.

Вже в Древньому Єгипті широко використовували механізми для підняття вантажів (будівництво пірамід, храмів), перекачування води (висячі сади Семіраміди, полив засушливих територій). Давньогрецький поет Гомер описав механічну художницю, письменник Аулюс Гелліус - механічного літаючого голуба.

В другому сторіччі до нашої ери єгипетські жреці, використовуючи зубцюваті передачі, побудували автомати для продажу святої води, для відкривання-закривання дверей у храмах. В третьому сторіччі до нашої ери давньогрецький інженер написав восьмитомну працю "Синтаксис механіки".

У 60-і, на початку 70-х р.р. ХХ ст. створені машини, механізми для виконання задач, пов'язаних із небезпечними об'єктами, наприклад для роботи в Космосі (космічна техніка), недоступних або небезпечних для людини земних середовищах - підводні глибини, атомні реактори, багатьох хімічних, металургійних виробництвах.

Для виконання робіт в таких сферах діяльності людини створені маніпулятори (механічна рука), роботи, які дозволяють автоматизувати багато трудових процесів. Термін "Робот", який тепер широко розповсюджений, першим використав чеський письменник К. Чапек у фантастичному романі "Війна з саламандрами".

Для створення сучасних складних пристроїв велике значення має теорія машин і механізмів, засновником якої є російський математик і механік Х1Х ст. П.Л. Чебишев. Він заклав основи теорії синтезу механізмів, що дозволяє тепер створювати різноманітні машини дуже високого ступеня складності, навіть моделюючих діяльність людини.

Подальший розвиток ця теорія одержала в працях А.П. Котель-никова (1865-1944), В.В. Добровольского (1880-1956).

Теоретичні праці, практичні розробки особливої уваги приділяють шкідливому впливу коливань, вібрацій у машинах і механізмах. Ці явища викликають додаткові навантаження на ланки механізмів, втрату їхньої стійкості, працездатності через що виникають аварії з-за стомлення матеріалів, з яких вони виготовлені.

У 1945-50 роках була створена теорія машин-автоматів або роботів, які моделюють властивості і функції живих організмів, зокрема людини. Вона дозволила різко убезпечити працю, зробити її більш продуктивною і перейти від техніки безпеки при роботі з небезпечною технікою до відносно безпечної техніки.