Машина

Маши́на ([лат.] machina — «устройство, конструкция», от [др.-греч.] μηχανή — «приспособление, способ») — техническое [устройство], выполняющее механические движения для преобразования [энергии], [материалов] и [информации][1]. В более расширенном современном определении, появившемся с развитием [электроники], машиной является [технический] объект, состоящий из взаимосвязанных функциональных частей (деталей, узлов, устройств, [механизмов] и др.), использующий [энергию] для выполнения возложенных на него функций[2]. В этом понимании машина может и не содержать механически движущихся частей. Примером таких устройств служат электронно-вычислительная машина ([компьютер]), [электрический трансформатор], [ускоритель заряженных частиц].

Машины используются для выполнения определённых действий с целью уменьшения нагрузки на человека или полной замены человека при выполнении конкретной задачи. Они являются основным средством для повышения [производительности труда].

Простая машина — [механизм], который изменяет направление или величину [силы] без потребления энергии.

История

Ряд простых машин ([рычаг], колесо, [блок]) известны с доисторических времён.

Первым известным прообразом сложной машины, как устройства для преобразования энергии из одного вида в другой, было наливное [водяное колесо], его с древнейших времён использовали для ирригации древние египтяне и персы. Это механическое устройство служило для преобразования энергии падающей воды ([гидроэнергии]) в энергию вращательного движения.

В эпоху [античности] машины как механические устройства применялись для усиления человеческих возможностей применительно к одной точке: [подъёмные блоки], [рычаг], [колёсные повозки], машина для замеса теста, [винтовой пресс], [шнек] ([винт Архимеда]). Машинами также считались простые [строительные леса].
Прообразы более сложных машин в качестве хитроумных устройств служили для развлечения публики, как, например, паровая машина [Герона].

Во времена [Римской империи] конструирование машин относилось к архитектуре и имело прикладной характер.[4] Основные усилия [инженеров] были направлены на усовершенствование [военной техники] и [ручных орудий] труда, [метательных орудий], устройств для распилки каменных блоков.
В эпоху [поздней Римской империи] и [средневекового Запада] слово «машина» применялось лишь к [осадным орудиям].

Создание в 1774 году [Джеймсом Уаттом] универсальной [паровой машины] положило начало технической революции и всё более ускоряющемуся техническому прогрессу. Появляются сложное оборудование и двигательные установки, такие как изобретённые в 1889 году [Густафом де Лавалем] паровая [турбина], в 1870—1890 годах — [двигатель внутреннего сгорания] (газовый — [Николауса Отто], бензиновый — [Готтлиба Даймлера] и [Карла Бенца], дизельный — [Рудольфа Дизеля]), в 1889 году [Михаилом Доливо-Добровольским] — электродвигатель переменного тока.

Функционирование новых машин начинает широко использовать явления механики, термодинамики, электромагнетизма. Технические объекты становятся сложными физически. Для обозначения отдельных видов технических устройств вводятся термины «[аппарат]», «[прибор]».

Исторически машину классифицировали как устройство, содержащее подвижные части и служащее для преобразования механической энергии. Однако с появлением и развитием [электроники] появились машины без подвижных частей.

Устройство и составляющие

Основой устройства механической машины являются [механизмы] (например, [кривошипно-шатунный механизм] как часть [паровой машины]). Внешне разные машины могут содержать подобные или схожие механизмы. Но наиболее важные составляющие, остаются неизменными всегда, во всех машинах, такие как: двигатель, подвижные части и т. д.

Машина состоит из двигателя как источника энергии (движения), передаточного и исполнительного устройств и системы управления. Вместе первые три части обычно называют машинным агрегатом. Механическое передаточное устройство называют передаточным механизмом, а механическое исполнительное устройство — исполнительным механизмом.

В машинах либо двигатель, либо исполнительное устройство (либо и то, и другое вместе) совершают механические движения. Остальные части машины могут основываться на иных принципах действия (например, использовать законы оптики, электродинамики и т. д.).

Часть машинного агрегата, включающая двигатель и передаточное устройство, составляет привод. В машинах используют механические, а также комбинированные приводы — электромеханические, оптикомеханические, гидроэлектромеханические и т. п.

Двигатель и/или исполнительное устройство машины выполняют заданную функцию, совершая определённые движения — например, перемещение поршня насоса, руки робота. Проектирование таких устройств заключается в создании механизмов, обеспечивающих, прежде всего, заданные вид и закон движения. Эти задачи решаются методами [теории механизмов и машин].

Основной характеристикой двигателя машины является развиваемая им мощность. Одной из первых единиц измерения мощности была [лошадиная сила] (л. с.). Несмотря на то, что в Российской Федерации принята [Международная система единиц] (СИ) и [единицей измерения] мощности является [ватт], лошадиная сила продолжает использоваться и в настоящее время.

Механическое передаточное устройство (передаточный механизм) предназначено для передачи механической энергии. Оно необходимо для согласования взаимного положения и параметров движения двигателя и исполнительного устройства. Это, в свою очередь, позволяет подразделить передаточные устройства на следующие:

• трансмиссии — только передают движение от удалённого двигателя к исполнительному устройству без изменения характеристик этого движения. Например, от двигателя автомобиля, расположенного в его передней части, к задним колёсам (ведущему мосту);
• передачи — согласуют параметры и вид движения на выходе двигателя с входными характеристиками исполнительного устройства. Механические передачи, замедляющие передаваемое движение, относят к редукторам, а ускоряющие — к мультипликаторам.

Классификация машин

По назначению

Практически любую машину можно отнести к одной из трёх следующих групп:

• Энергетические машины — это машины, преобразующие один вид энергии в другой. К ним относятся:
• Рабочие машины — это машины, использующие механическую или иную энергию для преобразования и перемещения предметов обработки и грузов. К ним относятся:
• Информационные машины — это машины, которые предназначены для преобразования, обработки и передачи информации (различные механические и электронные регуляторы, компьютеры, музыкальные инструменты, аппараты связи и другие устройства передачи, обработки и хранения информации).

Тенденцией развития современных машин является создание комбинированных машин — машинных агрегатов. Машинным агрегатом называется техническая система, состоящая из одного или нескольких унифицированных агрегатов, соединённых последовательно или параллельно, и предназначенная для выполнения определённых полезных функций. Обычно в состав машинного агрегата входят: [двигатель], передаточный механизм (их может быть несколько или не быть вовсе) и рабочая или [энергетическая машина]. В настоящее время в состав машинного агрегата часто включают информационную машину.

Использование информационных машин для управления энергетическими и рабочими машинами привело к появлению кибернетических машин, способных адаптироваться под изменения окружающей среды на основе использования систем [искусственного интеллекта:] [(роботы], манипуляторы, машины-автоматы и гибкие производственные системы). Сочетание различных рабочих машин в одной конструкции привело к появлению машин-комбайнов, а комбинирование различных [энергетических машин] дало толчок к развитию [гибридных] конструкций.