Текст книги "Юный техник, 1956 № 02"

Автор книги: Юный техник Журнал

сообщить о нарушении

Текущая страница: 4 (всего у книги 7 страниц)

Путешествие по станку

А. Гурвич, заместитель главного конструктора станкостроительного завода имени Орджоникидзе

Обрабатывая на обычном токарном станке даже самую незамысловатую деталь – ступенчатый валик, – токарь многократно останавливает станок, производя замеры, устанавливая резец на нужном расстоянии от центра детали (два верхних рис. на стр. 39). На это непроизводительно уходит много времени.

Если деталей требуется много, целесообразно их изготовлять на копировальном станке. Работает он так.

Точно по чертежу воспроизводят на стальной планке профиль обрабатываемой детали со всеми уступами и переходами от одного диаметра к другому. Затем эту планку, которая называется копиром или шаблоном, закрепляют неподвижно на станке. Супорт копировального станка двигается так. что как бы «следит» за всеми изменениями в конфигурации копира и в нужный момент меняет направление и скорость своего движения. Таким образом, профиль обрабатываемой детали получается в точности такой же, как профиль копира (третий рис. сверху).

* * *

_{– Здесь кто-то был, – сразу догадался, вернувшись домой, Дотошкин. Ом подошел к вазе, стоявшей на окне, нажал какую-то едва видную кнопочку, и… вмонтированный в вазу магнитофон заговорил. Послышался голос Верхоглядкина:}

_{– Куда же он спрятал свой «РПД»?}

_{Дотошкин кинулся к ящику, где лежали аппараты. Двух «РПД» не было.}

_{– Ах, вот как! А еще товарищем назывался! – опечалился Дотошкин. – Ну, ладно. Я этих «любителей техники» проучу!…} 

 _{(См. стр.41)}

* * *

ИЗУЧАЙ ОСНОВЫ ПРОИЗВОДСТВА

Токарно-копировальные станки, у которых супорт непосредственно связан с копиром, имеют целый ряд недостатков. На них очень трудно обрабатывать конические участки деталей. В этих местах при движении супорта по шаблону может произойти заклинивание и вследствие этого авария (нижний рис.). Без сложных дополнительных устройств на таком станке нельзя обрабатывать уступы, тое сть торцы в местах перехода от одного диаметра к другому.

Огромные усилия, возникающие при резании металла в таких станках, передаются через супорт на копир. Это заставляет делать копиры массивными, прочными. И все же очень скоро они изнашиваются и теряют первоначальную точность.

Как же устранить все эти недостатки, присущие обычному токарно-копировальному станку, сохранив принцип копирования?

Копир не участвует в резании металла, а только указывает своим профилем, в какой момент супорт с резцом должны изменить направление и скорость движения. Такие задачи решаются в технике с помощью специальных устройств – «следящих систем».

Рис. H. Железнякаи А. Катковского

Как работает одна из них – гидравлическая следящая система токарно-копировального станка, – видно из рисунка на странице 40.

Нижняя часть супорта – каретка (1) двигается по направляющим станины под давлением штока продольного цилиндра (2). Верхняя часть (3), которая скользит в направляющих нижней, жестко связана с поперечным цилиндром (4). На ней устанавливается резец (5), обрабатывающий деталь (6).

Супорт перемещается за счет давления масла, нагнетаемого в полости цилиндров насосом (7). На станке устанавливается копир (8). Профиль копира соответствует профилю той детали, которую мы хотим изготовить. Копир сделан из тонкой стальной пластины. Движение резца изменяется так: на той части, где закреплен резец, жестко крепится небольшой корпус (9) с золотником (10). Сверху золотник поджимается пружиной (11), а его нижний конец упирается в рычажок, так называемый щуп (12).

Наконечник щупа движется по профилю копира, как бы «ощупывая» его. Когда насос включен, он нагнетает масло в правую полость (а) продольного цилиндра, и супорт вместе с резцом перемещается влево вдоль оси детали. В поперечный цилиндр масло сразу от насоса не поступает. Оно сначала должно пройти через соответствующую проточку в корпусе золотника.

При обработке цилиндрического участка детали щуп на копире движется по прямой, параллельной оси детали, а золотник перекрывает доступ масла в поперечный цилиндр.

Супорт перемещается вдоль детали, и резец обрабатывает ее цилиндрический участок.

Когда наконечник щупа встречает наклонный участок или уступ, он поворачивается вокруг своей оси по часовой стрелке и, сжимая пружину, приподнимает золотник. Это сразу открывает проход маслу в верхнюю полость поперечного цилиндра. Так как шток цилиндра неподвижно закреплен в каретке супорта, то масло, заполнив верхнюю полость цилиндра, начинает перемещать вверх цилиндр, а вместе с ним и верхнюю часть супорта с резцом. Если в этот момент движение штока продольного цилиндра прекратится, резец начнет перемещаться только в поперечном направлении, и на детали будет обработан уступ. Если продольное перемещение каретки продолжится, то супорт одновременно совершит два движения: вдоль оси детали и перпендикулярно к этой оси. Резец обработает конический участок.

АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВА – ОДНО ИЗ ОСНОВНЫХ НАПРАВЛЕНИЙ ТЕХНИЧЕСКОГО ПРОГРЕССА

Каким же образом осуществляется полная согласованность между перемещениями золотника и резца? Когда золотник отклонится от среднего положения, при котором он перекрывает доступ масла в поперечный цилиндр, это сразу вызовет перемещение поперечного цилиндра в ту же сторону, но корпус золотника жестко связан с цилиндром и движется вместе с ним. Когда корпус золотника вместе с цилиндром и резцом пройдет путь, равный пути, пройденному самим золотником, он снова займет положение, при котором путь маслу в поперечный цилиндр перекроется и тем самым прекратится его дальнейшее движение.

Поперечный цилиндр как бы «следит» за движением золотника (а значит, и за движением щупа по копиру) и перемещается ровно на столько, на сколько отклонился золотник.

Теперь понятно, почему эта система именуется «следящей». Остается выяснить, как регулируются скорости продольного и поперечного перемещений супорта в зависимости от положения щупа на копире.

Если щуп приблизится к уступу на копире, то немедленно должна прекратиться продольная подача, чтобы резец смог подрезать торец; если щуп движется по крутому подъему, продольная подача должна быть меньше поперечной и т. д.

Такое регулирование скоростей перемещений супорта осуществляет автоматический регулятор (13). Это небольшой корпус с центральным отверстием в котором находится золотник (14), поджатый кверху пружиной.

Во время продольной подачи масло, выжимаемое из левой полости (6) цилиндра, проходит через внутренние проточки регулятора и через дроссель (15) и сливается в бак (16). Чем больше открыт дроссель, тем быстрее перемещается супорт.

Через другой такой же дроссель (17) пропускается масло, вытесняемое из поперечного цилиндра. В зависимости от того, в какую сторону движется цилиндр, масло на своем пути к дросселю проходит через верхнюю или нижнюю проточку корпуса золотника щупа.

Перед дросселями имеются ответвления (18), по которым масло из сливных магистралей продольного и поперечного супорта поступает в верхние проточки корпуса автоматического регулятора. В нормальном положении давление масла на золотник регулятора уравновешивается расположенной внизу пружиной (19). Поэтому давление в обеих полостях постоянно и определяется усилием пружины.

* * *

_{Белоручкин и Верхоглядкин проводят «испытание аппаратуры». Белоручкин придумал игру: он брался «водить», а ребята во дворе должны были прятать от него яблоки. Уговор был таков: если Белоручкин найдет яблоко, то берет его себе.}

_{Верхоглядкин из окна своей квартиры подсказывал Белоручкину с помощью «РПД». Игра оказалась беспроигрышной.}

_{(См. стр. 45)}

* * *

При подходе щупа к уступу на копире начинает перемещаться поперечный цилиндр, причем это перемещение начинается мгновенно. Масло, вытесняемое из противоположной полости цилиндра, устремляется к дросселю. Однако через его узкую щель пройти нелегко. Давление масла перед дросселем мгновенно повышается. Этим самым повышается давление и в соответствующей полости корпуса регулятора.

Пружина сжимается, и золотник регулятора перемещается вниз. При этом перекрывается выход масла из продольного цилиндра. Продольная подача прекращается, и резец обрабатывает на детали уступ.

При подходе щупа к наклонным или фасонным участкам копира давление перед дросселем поперечного цилиндра возрастает медленнее. Золотник регулятора не полностью перекрывает проход масла из продольного цилиндра. Перемещение супорта в продольном направлении замедляется.

Регулятор выполняет еще одну важную задачу. С его помощью общая скорость супорта. то-есть сумма скоростей в продольном и поперечном направлениях, все время остается постоянной, независимо от профиля обрабатываемого участка.

Описанная выше гидравлическая копировальная система была разработана на московском станкостроительном заводе имени Серго Орджоникидзе, где создан целый ряд моделей токарных гидрокопировальных полуавтоматов.

Один из них – станок модели «1722» – показан на цветной вкладке. Это высокопроизводительный полуавтомат, на котором можно обрабатывать детали самой различной конфигурации. Называется он полуавтоматом потому, что установку заготовки, пуск станка и съем готовой детали производит рабочий. Всю обработку станок ведет сам. После поворота рукоятки, которая открывает доступ маслу в пиноль (рисунок на вкладке справа вверху), поджимающую деталь, рабочий нажимает кнопку «цикл». Начинает вращаться шпиндель станка с закрепленным на нем патроном.

Кулачки патрона под действием центробежной силы поворачиваются и прочно зажимают деталь. Три супорта станка – копировальный (верхний) и поперечные (нижние) – подходят к детали, и начинается ее обработка.

Копировальный супорт обтачивает деталь по профилю копира. С нижних супортов (на вкладке слева внизу) производится обработка тех участков, которые трудно обработать при помощи копировального супорта, например узкие глубокие канавки и т. п. Обработав свои участки, супорты автоматически возвращаются в исходное положение. Шпиндель станка останавливается. Кулачки патрона под действием пружин раскрываются. Цикл окончен.

Рабочий снимает обработанную деталь.

Точность обработки деталей на этом станке очень высока: профиль детали отличается от профиля копира не больше чем на 0,04 – 0,08 мм!

Такие станки успешно работают ка многих заводах страны и за рубежом.

Машина времени

Рис. Л.Смехова

Виктор Сапарин

Когда Петя вошел в комнату, он увидел, что обеденный стол опрокинут «вверх ногами», а к одной его ножке привернута мясорубка. Коля сидел, как в клетке, среди торчащих столбами ножек и с деловым видом накручивал рукоятку прибора предназначенного для изготовления котлетного фарша. Мясорубка была пустая и жалобно поскрипывала.

– Что это? – спросил Петя.

– Машина времени, – ответил Коля очень спокойно.

Петя обошел со всех сторон стол и Колю и сказал:

– Чего-то вроде не хватает. А на что она?

– Можно путешествовать в прошлое и в будущее.

– Ну, прошлое можно и в кино посмотреть. А вот в будущее – это интересно.

Как же ты ездишь?

– Да вот управление пошаливает, – сказал Коля солидно. – Даю, понимаешь, обороты, а она ни с места.

– Я говорил, не хватает чего-то. Вот что. Надо антенну добавить, – он указал на двурогую антенну, стоявшую на телевизоре. – Давай играть вместе.

– Давай!

Мальчики поставили антенну на одну из свободных ножек стола и для надежности привязали ее шпагатом.

– Совсем другое дело, – сказал Петя удовлетворенно. – А ну-ка, попробуй!

Коля крутнул рукоятку.

– Заводится! Садись, а то уеду.

Петя торопливо прыгнул, точно стол, и правда, мог умчаться на манер ковра-самолета.

– Куда мы?

– Лет на десять вперед, – ответил Коля. – Подожди, не сбивай.

Он стал считать вслух обороты рукоятки:

– …Семь, восемь, девять…

– А что там будем делать?

– У меня-то есть дело, – объявил Коля, досчитав до десяти. – Держись крепче! Слышишь, ветер в ушах?

Оба вцепились в ножки от стола, словно года, и правда, засвистели мимо них.

– А какое дело? – спросил неугомонный Петя. Любопытство мучило его.

– Батарейку купить хочу.

– Фью-ю, – засвистел Петя. – Да их в магазинах сколько хочешь и сейчас.

Стоит из-за этого в будущее ехать! Давай рубль шестьдесят – я тебе куплю…

– Много ты понимаешь, – презрительно сказал Коля. – Ты думаешь, какую батарейку? Вечную!

– Вот это здорово! – восхитился Петя. – А ты не выдумал все это?

– Эх, ты! Ничего-то ты не знаешь. Я в журнале читал. Там даже рисунок был.

– Да, такую штуку неплохо бы, – мечтательно произнес Петя. – Ну, считай, что такую батарейку мы с тобой достали. А теперь что будем делать?

– Давай на атомном ледоколе покатаемся. Только для этого не надо так далеко уезжать. Крутить назад! Лет на пять.

– Стоп! Готово, – произнес Петя. – Только как же мы на ледоколе поедем?

– Гм, – Коля оглянулся.

Он довольно хорошо, как он полагал, разбирался в атомах, но в жизни не видел не только ледокола, но вообще морского судна. Впрочем, это его не остановило. Недаром он читал столько книг о морских путешествиях. – Сейчас оборудуем.

Он увидел рефлектор от лампы синего света, лежавший на буфете.

– Бери его и привязывай к ножке, – приказал он Пете. – Будет прожектор. Поплывем ночью. Полярной, конечно. Льдины будут сверкать в снопах электрического света.

Пока Петя добросовестно прилаживал прожектор, Коля сбегал в кухню и вернулся с эмалированным кувшином в руках. Он надел его на последнюю, четвертую, ножку стола и постучал по кувшину деревянной мешалкой для теста. Кувшин оглушительно зазвенел.

– Склянки отбивать, – пояснил Коля, с удовольствием слушая металлический звон. – На кораблях всегда склянки отбивают. Теперь бы еще медяшку раздобыть.

– А медяшку зачем?

У Пети была медная чинилка для карандашей.

– Драить. На кораблях всегда медяшку драят.

– Она и так начищенная, – сказал Петя.

– Ничего не значит, – возразил Коля, – медяшки все равно драят, даже если они начищены до блеска.

Это уж такой порядок. Давай ее. Мы ее вот сюда пристроим.

Он воткнул точилку в щель в крышке стола, и она заблестела оттуда чистым золотом.

* * *

«ВЕЧНАЯ» БАТАРЕЯ

Нельзя ли сразу превращать атомную энергию в электрическую? В «шлаке», который остается после работы атомного реактора, среди многих других радиоактивных веществ обнаружен радиоактивный стронций.

Оказалось, что из пластинок этого изотопа, разделенных пластинками полупроводника – кремния, можно собрать необычную электрическую батарею. В ней поток частиц вещества, проникая из пластинок стронция в кремниевые пластинки, вызывает постоянный поток электронов, то-есть электрический ток. Такая батарейка может непрерывно давать ток в течение 25 лет. На рисунке – схема одного элементика атомной батарейки.

Для сильных, больших машин, конечно, потребуются более мощные атомные батареи. Однако и сегодня уже можно представить себе электрический автомобиль или самолет, снабженный работающими на этом принципе двигателями, которые износятся раньше, чем иссякнет в них запас энергии.

* * *

– Отправились! – скомандовал Коля. – Команда по местам!

Но тут Петя неожиданно запротестовал. Хотя Петя был младше Коли, он обладал большим жизненным опытом именно по части мореходства. Он гостил прошлым летом у тетки в Архангельске и побывал в морском порту.

– Сначала надо бункероваться, – объявил он. – В Архангельске я целую неделю каждый день на пристань ходил, там пароход один все грузился. Одного угля целую гору взял, с наш дом.

– Да-а, – сказал Коля, с сожалением поглядев на Петю, – я вижу, ты совсем отсталый человек.

– Почему же это?

– Потому, что про старое рассказываешь.

– Ничего не старое. Прошлым летом видел.

– Да мы-то с тобой в будущее на несколько лет уехали. И ледокол наш атомный. Никакого угля брать не будем. Атомного топлива требуется в миллионы раз меньше, чем угля. И машины у него сильнее. И сам он более крепкий. – А это почему?

– Потому, что угля не везет. Эта твоя гора, знаешь, сколько весит? Без нее можно и машины большие поставить и стенки у ледокола сделать потолще… Давай гудок. Полный вперед!

* * *

_{– У тебя флюс? – заботливо спросил Белоручкина преподаватель. – Ты сегодня не сможешь исправить свою двойку.}

_{– Да, я нездоров, – бодро ответил Боба, – но отвечать буду… – Он крепко надеялся на вмонтированный в повязку «РПД»…}

* * *

Коля застучал мешалкой для теста по кувшину. Петя загудел, потом стал выпускать пар. Он не знал, как выпускает пары атомный ледокол, поэтому на всякий случай шипел погромче. Атомный ледокол быстро пошел вперед, и скоро показались первые льды.

– Крути. – вошел в азарт Коля, – дави их. Полный вперед!

Он опять застучал по кувшину, а Петя закричал: – Трах-бум-бум! Справа по носу медведь, – доложил он тут же.

Справа по курсу, и правда, был виден медведь. Он стоял на этажерке. Фарфоровую статуэтку купила Колина мама к его рождению.

– Включить прожектор! – скомандовал Коля. – Полундра! Начинается обледенение.

– Сейчас сколем, – откликнулся Петя, беря в руки освободившуюся мешалку для теста и орудуя ею, как ломом. – Раз, два, взяли!

– Ты, я вижу, никогда не плавал на атомных ледоколах. Там тепла, знаешь, сколько? Горячую воду пускают по трубам вдоль корпуса, он и нагревается. Как утюг. Весь лед стаивает. Только пар идет.

– Есть пустить пар.

Петя зашипел и стал двигать руками, как будто открывает кран.

– Готово. Льда нет, – доложил он.

Они благополучно завершили рейс.

* * *

АТОМНЫЙ ЛЕДОКОЛ

На одной из советских верфей полным ходом идет строительство атомного ледокола. Длина арктического богатыря 134 метра. Ширина больше 27 метров. Водоизмещение 16 тысяч тонн. Для вращения гребных винтов на нем будут установлены моторы общей мощностью в 44 тысячи лошадиных сил. Но не в этом главное достоинство замечательного корабля.

Лучшие дизельные ледоколы принимают запас топлива на месяц, весит оно больше 3 тысяч тонн. А новый корабль будет обеспечен энергией для непрерывного движения во льдах в течение 2–3 лет. Для этого в одном из отсеков ледокола установят атомную электростанцию тепловой мощностью свыше 200 тысяч лошадиных сил. В сутки атомный ледокол будет расходовать меньше двухсот граммов урана, двигаясь со скоростью 18 миль в час.

Недалек уже день, когда могучий победитель льдов будет торжественно спущен на воду.

* * *

– Давай еще куда-нибудь съездим, – предложил Петя.

– Есть у меня одна мысль. Только… – Коля посмотрел с сомнением на Петю. – Ты представляешь, что такое полупроводник?

Когда Петя ездил с мамой в Архангельск, то в поезде он видел проводника. Это была тетя в синем берете, с веником в руках. Он хорошо ее помнил, но представить полтёти никак не мог.

Коля увидел непонимающие Петины глаза и решил прибегнуть к какому-нибудь примеру.

– Вот этот шнур, – он дал Пете пощупать шнур от лампы синего света, – это проводник. Все, что проводит электричество, это проводники. А полупроводник…

– Половинка шнура? – воскликнул Петя. – Ведь шнур из двух проводов сплетен. Значит, один провод это и будет полупроводник!

Он был очень доволен.

* * *

«ПЛАНТАЦИИ ЭЛЕКТРИЧЕСТВА»

На квадратный метр знойных пустынь солнце в дневное время дает до киловатта мощности, а на сто гектаров оно проливает энергию мощностью в миллион киловатт. Солнечную энергию можно превращать в электрическую при помощи полупроводниковых термоэлементов.

Одна сторона полупроводниковых термоэлектрических батарей нагревается солнечным светом, другая охлаждается потоками воздуха, который проходит по трубам, проложенным в прохладных слоях земли. При разности температур в батареях появляется электрический ток.

В настоящее время термоэлементы уже могут превращать в электрический ток до 10 процентов энергии солнечного света. И маленькая площадка в 10 квадратных метров может дать энергию для работы мотора мощностью больше лошадиной силы.

Полупроводниковые «плантации электричества» получат в будущем широкое распространение. Пустыни станут солнечными электростанциями.

* * *

Но Коля стал серьезным. Впервые в жизни он столкнулся с задачей, которую можно было бы назвать педагогической. Никогда до этого он не представлял себе всей сложности учительского труда.

– Да нет же, – сказал он, раздосадовавшись то ли на Петю, то ли на самого себя. Петя доверчиво глядел на него своими голубыми глазами. – Как это тебе лучше объяснить? Вот, видишь, – Коля указал на белый фарфоровый ролик на стене. – Это изолятор. Он не проводит электричества. Не проводник. Понял?

* * *

_{– Закон Архимеда, – начал Белоручкин, прислушиваясь к голосу из флюса, – гласит следующее…}

_{– Ты его лучше на примере покажи, – раздалась долгожданная подсказка.}

_{– Я лучше его на примере покажу, – обрадовался Белоручкин.}

_{– Лезь под стол и попеременно высовывай ноги – то правую, то левую… – это снова шепнул ему на ухо флюс.}

_{На глазах потрясенного клaсса Белоручкин заболтал из-под стола ногами…}

_{– У него, наверное, сильный жар! – ахнул учитель…}

_{(См. стр. 52)}

* * *

Петя кивнул головой.

– Ну вот. А есть вещи, которые ни то ни се. Они наполовину проводят ток, а наполовину нет. Это и будут полупроводники.

– А зачем? – спросил вдруг Петя.

– Что зачем? – растерялся Коля. Весь ход его рассуждений, строгий, как доказательство геометрической теоремы, зашатался, словно корабль от удара о скалу.

– Зачем они так?

– Что значит зачем? – начал раздражаться Коля. – Так уж они устроены. Почему ты вот маленький?

– Я вырасту, – пообещал Петя.

Да, пример был неудачный. Коля это сразу почувствовал.

– А почему ты толстый?

– Я не толстый, – обиделся Петя, – кряжистый.

Сложение такое.

– Вот и у полупроводников сложение такое.

– Так бы сразу и сказал. А то маленький, толстый… Подумаешь, какой взрослый!

Скажи лучше, куда мы поедем?

– В пустыню. Мы поплывем по каналу на электроходе. А электрический ток будем брать от солнца.

– Как же ты его возьмешь? – недоверчиво произнес Петя.

– А полупроводники зачем?

– Ну ты, брат, совсем… Что я, маленький, что ли?

Как ты до солнца полупроводники будешь тянуть? До до него, знаешь, сколько?

– Ничего тянуть к солнцу не надо. Оно само протягивает все, что надо.

– Чего оно протягивает? – удивился Петя, сбитый с толку.

– Лучи свои. А солнечные лучи можно превратить в электричество с помощью полупроводников. У тебя есть воображение?

– Есть, – решительно сказал Петя.

– Ну тогда представь себе. Пустыня. Жарища. Солнце так и палит. И вот рядами стоят огромные купола. Как у планетария, только наоборот.

– Как наоборот?

– Вверх раструбом. Купола ловят солнечные лучи, они попадают на элементы из полупроводников и превращаются в электричество. Есть такие полупроводники, которые могут это делать. Купола поворачиваются так, что все время смотрят на солнце, вот как подсолнечники на поле. Понимаешь? Получается электростанция, только без труб, без пара, – совсем особая. Вдоль канала протянуты провода, как для троллейбуса. А по каналу ходят водяные троллейбусы – электроходы.

– А будет так?

– Почему же не сделать? Вот вырастем с тобой и сделаем! А еще можно…

Но тут в комнату вошла мама и всплеснула руками:

– Батюшки, что вы тут наделали!

– Мы путешествовали, – сказал Петя. – Это «машина времени».

– Ну хорошо, – не стала спорить мама. – Только пора пить чай. Поставьте стол как следует. Не разбейте мясорубку.

Коля и Петя переглянулись, вздохнули и принялись за работу.