Борьба за скорость - Ляпунов Борис Валерианович (читать книги полные TXT) 📗
Шум при работе зубчатых шестерен растет с ростом скорости. Возникла новая проблема — борьба с шумом быстроходных передач. Они есть, например, в станках. С каждым годом все больше и больше станков у нас переводится на скоростное резание металла. Поэтому и задача не из таких, чтобы про нее забыть.
Она решается разными путями. Один из путей — бесшумные шестерни из пластмассы.
Легкая, но прочная шестерня из пластмассы допускает на больших скоростях передачу больших нагрузок. Это кажется парадоксом — пластмасса прочнее стали, но это так.
Пластмасса в несколько раз легче чугуна или стали, поэтому она меньше подвержена действию центробежной нагрузки при вращении. И пластмассовые шестерни, как и части подшипников, мы встретим в быстроходных машинах.
Если говорить о такой быстроходной машине, как самолет, то в нем мы встретим много деталей из пластмассы.
Стекло в кабине, которое не разбивается от удара, и ручка управления, лопасть воздушного винта и детали электрооборудования, баки для масла и бензина и очень многое другое делаются из пластмасс.
Все больше и больше проникают в технику изделия, изготовленные спеканием и прессованием металлических порошков. Таким же способом готовят изделия из керамики, скажем, кирпичи. И способ этот назвали металлокерамикой. Его применяют для приготовления твердых сплавов.
Растет прочность сплавов — труднее их обрабатывать. Резать металл можно лишь резцом из более стойкого металла. Нельзя резать той же сталью, которую нужно обработать.
Простую, обычную сталь можно резать инструментальной, легированной сталью, содержащей повышенное количество углерода и другие элементы. Но прочность сплавов все растет. Появились быстрорежущие стали. Однако и их твердости не всегда хватало, чтобы резать новые прочные сплавы.
Тогда им в помощь создали специальные сплавы для резцов. Их готовят прессованием и спеканием тугоплавких карбидов металлов (вольфрама и титана) — химических соединений их с углеродом — и добавляют к ним кобальт. Карбиды как бы цементируются кобальтом.
Резцы твердые, как алмаз, дает металлокерамика. Не только резцы, но самосмазывающиеся подшипники с мельчайшими порами — «масленками», тормозные колодки самолетов и многое другое, нужное технике. Достаточно сказать, что на современном большом самолете сотни различных деталей приготовлены из металлических порошков.
Металлокерамика, как и другие отрасли современной металлургии, нужна высокоскоростной технике.
Новые материалы для машин создают советские ученые и инженеры.
Металлургия нашей страны добилась больших успехов. Вот лишь один пример из работ лауреатов Сталинских премий.
Инженеры завода «Русский дизель» и работники одного из научно-исследовательских институтов создали сверхпрочный чугун. Из этого дешевого чугуна можно изготовлять многие детали машин, которые до последнего времени делались стальными, например коленчатые валы и другие части быстроходных двигателей.
В чугуне есть графит. Крошечные графитовые пластинки ослабляют чугун, и, чтобы упрочить его, чугун подвергают сложной, длительной и дорогой тепловой обработке. Тогда удается превратить пластинки графита в шарики и повысить прочность чугуна.
Создать высокопрочный и дешевый чугун было нелегко.
«Долго продолжались кропотливые опыты и испытания, начатые в маленьких лабораторных печах и перенесенные затем в литейные цехи, — рассказывает руководитель работ лауреат Сталинской премии Б. С. Мильман. — Наконец, было установлено, что при определенных условиях магний или его сплавы, добавляемые к жидкому чугуну, вызывают в нем образование нужных включений графита.
Но здесь нам пришлось столкнуться с новой трудностью. Дело в том, что магний кипит при более низкой температуре, чем температура жидкого чугуна. Введенный в жидкий чугун, он быстро испаряется. Пары его, выделяясь из литья, могут вызвать выброс жидкого металла из ковша.
Поднявшись над поверхностью чугуна, эти пары сгорают, образуя ослепительно белое пламя.
Дальнейшие опыты и исследования позволили решить задачу введения магния в литье.
Была разработана совершенно безопасная технология получения сверхпрочного чугуна в производственных условиях».
В моем рассказе нет, конечно, полной картины. Рассказать о всех трудностях и путях создания материалов для быстроходных машин невозможно. Я хотел бы, чтоб вы почувствовали, насколько это важно и трудно.
Рождению новых, улучшению старых материалов обязана техника многими своими успехами.
Полвека тому назад на каждую лошадиную силу развиваемой авиационным двигателем мощности приходилось 20 килограммов веса. Сейчас авиадвигатели развивают мощность до 3 тысяч лошадиных сил. Значит, такой двигатель должен был бы весить 60 тонн! А он весит теперь лишь около тонны. Этого добились благодаря прочным, но легким материалам.
Дизельмотор за полвека удалось облегчить почти в 250 раз. Паросиловую установку на электростанции — в 25 раз. Это позволили сделать прочные, но легкие материалы.
Еще недавно газовые турбины применялись только как вспомогательные двигатели, а теперь газовая турбина позволяет реактивным самолетам догонять звук. В этом заслуга и создателей новых жаропрочных сплавов.
Ракетные двигатели, развивающие мощность в полмиллиона сил при скорости в 5 тысяч километров в час, двигатели сверхзвуковых самолетов и в будущем межпланетных кораблей — в этом достижения не только конструкторов, но и металлургов, создателей жаростойких и прочных сплавов.
Какие бы быстроходные машины мы ни взяли — турбины и станки, авиадвигатели и гироскопические приборы, воздуходувки и электромоторы, — заслуга в их создании наряду с представителями других отраслей науки и техники металлургов, металловедов, ученых-прочнистов.
Успехами советской металлургии мы заслуженно гордимся. Без достижений металлургии и науки о прочности материалов была бы невозможна и современная высокоскоростная техника.
ПОБЕДА НАД МЕТАЛЛОМ
На одном из моторостроительных заводов, в цехе, где обрабатываются шейки коленчатого вала, произошел такой случай. Двое рабочих занимались шлифовкой валов. Работали оба одинаково, детали получились хорошего качества, и мастер у обоих принял работу. Когда собрали моторы, оба вала установили на свои места, а затем на испытательном стенде моторы начали испытывать.
И тут произошла странная вещь. Валы, изготовленные совершенно одинаково: в одном и том же цехе, на одинаковых станках и одинаково хорошо отшлифованные, повели себя по-разному.
Один работал нормально. Другой же «капризничал»: его заедало, смазка выдавливалась, — словом, не работа, а брак.
Моторы остановили, разобрали, валы осмотрели. Действительно, обработаны они одинаково, только один рабочий снимал стружку шлифовальным кругом, двигая его слева направо, а другой делал то же, передвигая круг справа налево. Какая, подумаешь, разница! Результат-то ведь один и тот же.
Но когда на валы попала смазка, она повела себя по-разному: на одном из валов держалась, на другом — быстро вытекала по тем еле заметным спиралькам, которые остались после обработки. Эти спиральки располагались так, что открывали маслу дорогу, а с уходом масла вступало в свои права трение — грозный враг машины. И вал отказывался работать.
Оказывается, обрабатывая металл, можно и испортить его, если не глядеть в будущее детали, не видеть ее в работе.
Заглянуть в будущее здесь означает — определить предварительно, насколько шероховатой станет деталь после «приработки», когда трение еще не вредно, а полезно. Если бы на валу, о котором мы говорили, были заранее сделаны штрихи не в одну сторону, а крест на крест, — масло не вытекало бы сразу, износ не был бы столь велик.
