POJAM I ZADACI MAŠINA I MEHANIZAMA
Računamo, pišemo, crtamo, izrađujemo, gradimo, putujemo koristeći mašine. One su tehnička sredstva koja čoveku pomažu u radu. Uspešnost njihovog korišćenja zavisi od toga koliko ih čovek poznaje.
Tokom vremena proste mašine su usavršavane kako u pogledu materijala od kojih su izrađivane, tako i u pogledu složenosti i namene. Kroz vreme, menjao se i pojam mašina.
U svojim skicama, Leonardo da Vinči ostavio je veliki broj ideja raznih mašina i mehanizama. Pomenućemo neke od modela, izrađenih na osnovu Leonardovih ideja.
Model koji predstavlja preteču zupčastog para za prenos opterećenja i kretanja kod vratila, čije se ose seku pod pravim uglom. Delovanje sile na ručicu uzrokuje obrtno kretanje manjeg zupčanika. Sprega preko zuba prenosi obrtno kretanje sa manjeg na veći zupčanik.
Kod paralelnih vratila sa međusobno većim rastojanjem, za prenos obrtnog kretanja, Leonardo je osmislio lanac i lančanike.
Prenosom pomoću zupčanika i zupčaste letve, ostvario je transformaciju obrtnog u pravolinijsko kretanje, dok je model za transformaciju obrtnog u pravolinijsko kretanje pomoću ekscentar ploče prikazan na slici pored.
Pri kovanju, neobrađeni komad metala oblikuje se u upotrebni predmet. Ručno kovanje metala je veoma naporan rad. Model iz Leonardovih skica predstavlja mehanizam sa krivajom koja deluje na ručicu čekića i podiže ga umesto čoveka. Kretanja pojedinih elemenata ovog modela prikazana su strelicama.
Za oštrenje prvih alatki, izrađenih kovanjem, koristili su se kamen i brusna ploča. Brusna ploča, koja izvodi obrtno kretanje, pokretana je na nožni ili ručni pogon.
Džejms Vat imao je velike probleme pri izradi nekih delova za svoju parnu mašinu. Ti problemi bili su naročito izraženi pri izradi valjkastih delova (cilindara).
Naprava koja je služila za obradu valjkastih delova bila je preteča struga. Naprava je pokretana korišćenjem energije mišića nogu radnika. Pritiskanjem papučice na dole potezao se kanap vezan za oprugu. Kanap je, usled trenja, obrtao deo koji se obrađuje. Učvršćeni nož je, pri obrtanju dela, skidao sloj materijala. Po prestanku pritiska na papučicu, opruga je preko kanapa vraćala papučicu u početni položaj.
Među prvim mašinama za transformaciju kinetičke energije vode u mehaničku, primenjen je vodenični točak. Koristio se, najčešće, da preko vratila obrće kamen pri mlevenju žita.
Energija vetra na krilima vetrenjače transformiše se u mehaničku, što dovodi do obrtnog kretanja horizontalnog vratila. Preko para zupčanika kretanje se sa horizontalnog prenosi na vertikalno vratilo. Centralni zupčanik prenosi kretanje na dva manja zupčanika, a ovi na vratila spregnuta sa gornjim kamenovima. Obrtanjem gornjih kamenova žito se melje (transformiše) u brašno.
TRANSFORMACIJA MATERIJE I ENERGIJE
U vremenu kada je čovek na raspolaganju imao energiju sopstvenih mišića, mišića životinja, vode i vetra, postojale su velike potrebe za novim izvorima. Jedan od njih bila je vodena para.
Pretečom parne mašine smatra se Heronova mašina. Izlazeći kroz cevčice u atmosferu para dobijena u kotlu obrtala je točka.
Veliki doprinos usavršavanju parne mašine dao je Škotlanđanin Džejms Vat.
Pretvaranje (transformacija) energije pare u mehaničku omogućilo je izradu pogodnih mehanizama i mašina. Kod modela parne mašine, ispod parnog kotla nalazi se ložište, u kome se hemijska energija goriva pretvara u toplotnu energiju. Ona zagreva vodu u parnom kotlu do isparenja. Kinetička energija pare deluje na klip koji se pravolinijski pomera preko klipnjače i ekscentra unutar cilindra. Pravolinijsko kretanje klipa transformiše se u obrtno kretanje vratila sa zamajcem.
Obrtno kretanje preko remenog prenosnika prenosi se do transmisionog vratila, a potom na proizvodne mašine.
Pored primene u industriji, parna mašina koristila se za pokretanje transportnih mašina (sredstava). Na slikama ispod možete videti parnu lokomotivu i prvi automobil pokretan parom pod nazivom Kinjo.
Izumom motora sa unutrašnjim sagorevanjem omogućen je razvoj automobila i aviona.
U SUS motoru energija goriva transformiše se u mehaničku energiju. Pravolinijsko kretanje klipa preko klipnjače transfomiše se u obrtno kretanje kolenastog vratila. Obrtno kretanje kolenastog vratila preko transmisije prenosi se na pogonske točkove.
Veliki doprinos pronalasku elektromotora dao je Majkl Faradej u prvoj polovini devetnaestog veka. Razvoj elektromotora omogućio je razvoj proizvodnih i mnogih drugih mašina.
U elektromotoru električna energija transformiše se u mehaničku.
Obrtanje vratila elektromotora preko pogonske remenice i remena pokreće vratilo sa diskovima. Pomeranjem ručice, jedan od diskova naleže na zamajac, prenoseći snagu i kretanje u željenom smeru. Pri okretanju zamajca preko zavojnog vretena i navrtke, pritiskač izvodi pravolinijsko kretanje.
Put u kosmos, van atmosfere, nije bio moguć bez pronalaska raketnog motora. U raketnom motoru, hemijska energija goriva pri sagorevanju prelazi u toplotnu. Kinetička energija sagorelih gasova izaziva silu potiska čiji je smer suprotan smeru isticanja sagorelih gasova iz komore.
Raketni motori koriste se za pokretanje vasionskih brodova i savremenih aviona za duge letove.
Automatsko upravljanje kod proizvodnih mašina, vremenom je rešavano konstrukcijom i izradom različitih mehanizama. Krupan problem predstavljala je tačnost kretanja i pozicioniranje odgovarajućih elemenata.
Koračni motor, predstavlja rešenje tog problema. Vratilu koračnog motora, može da se zada definisani ugao obrtanja. Kod vertikalne koordinacione glodalice, koračni motori, preko reduktora, pokreću navojna vretena. Navojna vretena preko navrtke pokreću radne organe.
Upravljanje radom koračnog motora vrši se različitim programima pomoću računara.
Razvoj računara omogućio je brz napredak u oblasti robotike. Jedan od najnovijih modela je tzv. čovekoliki robot. Kretanje ovog modela je poput kretanja čoveka što omogućava veliki broj zglobova i koračnih ili servo motora.
