Страница 11 из 43
Для чего нужен был этот лес ремней? Оказывается, одна мощная паровая машина, скрытая где-то вне цеха, вращала с помощью приводного ремня всю систему валов, их называли трансмиссиями. А трансмиссии, в свою очередь, отдавали полученную энергию, посылая ее к станкам по ветвям таких же приводных ремней.
На длинном извилистом пути от единого источника — паровой машины — до рабочего шпинделя станка терялось много энергии. Очень много передаваемой энергии пропадало зря. Стоило произойти аварии где-нибудь на одном участке трансмиссии, — и вся линия станков выходила из строя. И наоборот, пуск в работу только одного станка требовал вращения всей трансмиссии со всеми ее шкивами. И тут терялось необычайно много драгоценной энергии. {43}
Все же, несмотря на эти недостатки, паровая машина целое столетие безраздельно господствовала в промышленности.
Первая половина XIX века ознаменовалась важнейшим событием: в 1834 году крупнейший русский ученый, академик Б. С. Якоби изобрел первый практически пригодный электрический двигатель. Несколько десятилетии длилось его усовершенствование. В восьмидесятых годах прошлого века рабочие шпиндели станков завертелись от электродвигателя, питаемого электротоком от центральной установки, вырабатывающей электроэнергию, а еще через два десятилетия паровая машина стала терять позицию за позицией, уступая свое место новому двигателю, победно и прочно завоевавшему господство в цехах заводов и фабрик.
Это был второй переворот в промышленности и в то же время начало второго переворота в развитии станкостроения. Но сократился ли от этого путь энергии к станку? Исчезли ли джунгли приводных ремней? Нет, не сократился извилистый путь энергии и ее потери, не исчез лес ремней!
Победа над паровой машиной досталась электродвигателю легко. Новый двигатель оказался не только экономичнее, но и компактнее (занимал меньше места) и требовал гораздо меньшей заботы о себе во время работы. Именно эти неоспоримые достоинства электродвигателя и заставили машиностроителей предпочесть его паровой машине. Но в остальном все осталось по-старому.
Новый двигатель занял место старого, а вся система передачи энергии к станкам не изменилась. Попрежнему от одного мощного мотора через общие трансмиссии приводились в движение линии станков, а в этих линиях выстраивались десятки и даже сотни станков. Попрежнему все промежуточные звенья цепи передачи урывали для себя часть силовой энергии, отпускаемой электродвигателем. Попрежнему лес ремней затемнял цех и грозил опасностью неосторожному рабочему. И бывало, что вся энергия мощного электродвигателя расходовалась на работу одного станка.
А можно ли было устранить недостатки общей передачи энергии? Конечно, можно было! Но машиностроители и конструкторы станков не сразу учли природу электрической энергии и компактность электродвигателя. {44} Первая из этих двух особенностей как бы говорила: «К чему вся эта громоздкая и прожорливая система трансмиссий, все эти шкивы и ремни, если электроэнергию можно передавать на расстояние по проводам?» Вторая особенность продолжала: «... а компактность электродвигателя и простота ухода за ним позволяют рассредоточить энергию единого мощного двигателя на несколько менее мощных и перенести их ближе, чтобы уменьшились потери в цепи передачи, чтобы проще и легче стало управление работой станков».
Вторая особенность была учтена раньше первой.
Единую трансмиссионную передачу разбили на несколько отдельных участков, обслуживающих небольшие группы станков. И каждая из этих групп приводилась в движение отдельным двигателем. Единый мощный электродвигатель «породил» несколько менее сильных двигателей, и эти двигатели «шагнули» в производственные помещения, поближе к станкам. С этого и началось «путешествие» электродвигателя к станку, которое длилось несколько десятилетий и о котором стоит рассказать.
От разделения единой трансмиссии на несколько отдельных участков лес ремней не стал реже. Но именно в этом разделении было заложено начало его исчезновения.
Все меньше и меньше становилось станков, связанных с одним двигателем. Все больше и больше приближался он к станкам. Наконец, пришло время, «когда только один станок обслуживался одним двигателем, его стали называть «индивидуальным» двигателем. Как же теперь передавалась к станку энергия движения? «Лес» ремней не исчез. Пожалуй, он даже не стал реже. Но теперь это уже был карликовый «лес».
Трансмиссия тоже стала «индивидуальной»: невысоко над станком устанавливался небольшой вал со шкивами — контрпривод. От вала двигателя к валу контрпривода взбегал бесконечный ремень привода и вращал шкив, а с другого шкива сбегал вниз другой бесконечный ремень и вращал соответствующий шкив станка. Опять энергия движения на своем пути к станку делала большой крюк, прежде чем приложить свою мощь к вращению шпинделя.
Зачем же нужно было делать этот крюк? Причина скрывалась в устройстве самих станков. {45}
Конструкторы не успели приспособить станки к новому виду двигателя. У них не было «ворот» для непосредственного подвода электрической энергии к рабочим органам станка. Скрытно (под полом) добравшись к станку и «вынырнув» наружу в непосредственной близости от него, электроэнергия все же сворачивала с прямого пути: чтобы попасть в станок, ей приходилось идти по давно проторенной дорожке — через приводной ремень, вал контрпривода и шкив станка.
Но вскоре станкостроители переконструировали станки. Теперь их строили так, чтобы двигатель и станок, поставленные на общей станине, составляли одно целое. На таком станке вал двигателя уже где-то внутри всей машины вращал систему шестерен и промежуточных валов и через них приводил в движение главный рабочий орган — шпиндель станка. Отпала нужда в индивидуальной трансмиссии, или контрприводе. Наконец-то мотор вплотную приблизился к станку, стал частью машины. Лес ремней исчез.
Второе «путешествие» двигателя
Вместе с лесом ремней ушли из цехов темнота, грязь, опасность увечий. Цехи машиностроительных заводов стали просторными, светлыми, чистыми, и неровный резкий гул ременной передачи сменился однообразным шумом работающих двигателей. Но и на этом путешествие двигателя не закончилось.
Путь энергии к рабочему органу — шпинделю станка — стал значительно короче. Однако и здесь значительная часть энергии расходовалась на преодоление трения между соприкасающимися звеньями передачи: многочисленными шестернями, валами, маховичками. Этих звеньев было очень много. Энергию приходилось расходовать не только на вращение рабочего шпинделя, но и на другие движущиеся части станка. Так, например, в большом радиально-сверлильном станке, кроме сверла, приходилось передвигать тяжелую поперечину (подвижную часть станка, несущую сверлильную головку), приводить в действие масляный насос, обслуживать промежуточные передачи.
За всеми этими операциями, требовавшими внимания, времени, усилий, следил рабочий. Передаточные механизмы {46} также поглощали часть энергии, отдаваемой двигателем.
Сделать путь энергии короче, уменьшить цепь передаточных звеньев и этим сократить потери энергии и улучшить работу станка — вот какие задачи встали перед станкостроителями. И тогда началось второе путешествие электродвигателя, но теперь уж не к станку, а по станку. Это значит, что двигатель стали пристраивать все ближе и ближе к рабочим органам станка.
Станкостроители сделали еще один шаг вперед: в конструкции сложных станков ввели не един, а несколько небольших электродвигателей. Один из них обслуживал рабочий шпиндель станка, а другие — отдельные его механизмы.
В том же радиально-сверлильном станке единый двигатель, дошедший было уже до самого шпинделя, «размножился» на четыре электродвигателя: один из них примостился непосредственно на рабочем шпинделе и вращал сверло, другой — у основания колонны станка приводил в движение насос для подачи жидкости, охлаждающей инструмент; третий — на верхушке колонны передвигал траверсу вверх и вниз, и, наконец, четвертый, под траверсой, закреплял ее в определенном положении и освобождал, когда нужно было ее передвинуть. В наши дни существуют {47} станки, у которых число двигателей доходит до десяти. Каждый из них приводит в движение определенную работающую часть станка.