Электричество и машина

П. Капустин

Когда-то принадлежавшая купчихе Пироговой прядильно-ткацкая фабрика расположена в нескольких десятках километров от Москвы. Более тысячи станков и несколько десятков тысяч веретен имела эта крупная и для нашего времени фабрика.

Строгих правил была купчиха Пирогова. Свято почитала она обычаи и заветы своего времени. Вышла из строя на фабрике паровая машина—сердце предприятия, остановилась фабрика. Пригласила к себе купчиха инженеров посоветоваться, что же делать дальше. Посоветовали ей инженеры выбросить старуху—паровую машину, уж очень допотопна ее конструкция, да и ремонт ее столь большой и сложный, что лучше новую машину купить.
Заодно посоветовали инженеры купчихе: раз уж приходится затрачиваться на покупку новой паровой машины, покупать не паровую машину, а турбину и с пара перейти на электричество, которое только что начало в те годы применяться на текстильных фабриках.

Как ни горько было купчихе идти на большие расходы, а переоборудовать силовую станцию все-таки приходилось. Но крепко держалась она старых взглядов: «Отцы и деды работали на паровой машине, а тут какое-то электричество придумали». Купила купчиха новую паровую машину на 1200 л. с. Полгода везли от станции железной дороги один только маховик машины, а везти-то нужно было всего каких-нибудь 7—8 км. С большим трудом установили машину— чудовищное сооружение, по крайней мере 33—40 т весу.

Посмотрим теперь, как же приводила в движение оборудование фабрики паровая машина? Из машинного зала от гигантского шкива паровой машины идут по специальным коридорам канатные передачи по этажам. Эти канатные передачи приводят в движение длинные — в несколько сот метров длины— трансмиссивные валы все уменьшающегося диаметра. В первом и втором этажах передача движения происходит через специальные контрприводы, иначе нельзя сообщить трансмиссионному валу нужное количество оборотов.

Рис. 1. Схема передачи движения на фабрике от
паровой машины

На рис. 1 изображена схема распределения энергии по этажам фабрики. Как видно из этой схемы, главные коренные трансмиссионные валы идут вдоль корпуса примерно по середине здания. Производственные машины на. текстильных фабриках располагаются поперек здания. Скорости производственных машин иные, чем скорости этажных трансмиссионных валов. Очевидно, что в этих условиях непосредственно соединить коренной вал со шкивом машины никак нельзя. И вот вдоль машины устраивают новые трансмиссионные передачи; коренной вал приводит в движение сначала эти передачи, а от них при помощи приводных ремней движения передается на шкив машины.

Вот и представьте себе какую же сложную систему передачи энергии от паровой машины к производственным машинам приходилось устраивать купчихе Пироговой, какое же количество энергии затрачивалось на этой фабрике лишь для приведения в движение трансмиссионных валов, контрприводов и передач; какое огромное количество металла было затрачено на все эти передачи? Сколько нужно было ремней и канатов?

Такие фабрики тратили для своих передач огромное количество смазочных масел; в браке их продукции имелась специальная группа бракованных изделий по причине масляных пятен от трансмиссионных передач. Случись какая-нибудь поломка одного из трансмиссионных валов —- сразу же нужно останавливать оборудование целого этажа; порвись канат от шкива паровой машины к одному из главных трансмиссионных валов — и нужно останавливать всю фабрику.

Рис. 2. Лес ремней. Это механический цех на заводе,
работающем от паровой машины

Какие огромные неудобства для предприятия связаны с такой системой распределения энергии. Посмотрим на рисунок второй. На нем изображен машиностроительный завод, оборудование которого приводится в движение от центральной паровой машины. Гигантский лес приводных ремней, трансмиссий и контрпередач затемняет фабрику, делает движение между станками опасным для жизни, невероятно увеличивает шум и грохот.

«Смягченная каторга»—так характеризовал Фурье подобного рода фабрику.

А теперь посмотрите фабрику другого рода (рис. 3). Чистое, светлое помещение, масса воздуха, никаких нагромождений в виде трансмиссионных передач, ремней и пр. Это фабрика электрифицированная.

Электричество полностью преобразует предприятие. Его огромнейшее преимущество перед паровой энергией—прежде всего в необычайно легкой дробимости энергии. На фабрике купчихи Пироговой мы имели паровую машину в 1200 л. с. При помощи этой машины нам нужно было привести в движение около 1400 машин, иначе говоря, нам нужно было раздробить энергию пapoвой машины в 1200 л. с. между 1400 точек. В условиях паровой техники это дробление производилось при помощи сложной системы трансмиссионных передач. Мы видели, что такая система была чрезвычайно громоздкой и неэкономичной

Рис. 3. Цех электрофицированный
(банкаброшный отдел Меланжевого
комбината в Иваново)

Другое дело—электрическая энергия. Источник ее производства может быть расположен от предприятия на многие десятки и сотни километров. Через трансформаторы мы получаем ее на распределительном щите предприятия или цеха, а от этого щита ее можно перебрасывать в любую точку предприятия: в одну точку мы можем перебросить, скажем, 10 квт мощности, в другую точку— 0,5 квт. Ничто не ограничивает здесь наших желаний. Средством передачи энергии является кабель или провод, который можно привести и под полом, и по стене, и под потолком, можно заключить в специальные трубки и заделать в стену так, что постороннему глазу даже и не видно будет.

Электрический мотор, (при помощи которого приводится в движение любая машина, необычайно прост по своей конструкции. Он может быть сделан любых размеров и мощностей, начиная от 1 000 и больше л. с. и кончая сотыми долями силы, он может быть приспособлен для работы в самых различнейших условиях: он обеспечивает машине самые различные скорости, крайне неприхотлив в обслуживании и может быть расположен в любом положении по отношению к машине.

Удивительно ли, что электричество давно уже начало завоевывать в промышленности командные позиции. Если мы возьмем передовые капиталистические страны, то- увидим, что в 1927 г. в машиностроении САСШ при помощи электрического двигателя приводилось в движение 95,7% всего оборудования, в резиновой промышленности 91,7%, в производстве цветных металлов 89,6% и т. д.

Электричество проникало в современные предприятия постепенно. Первые его шаги были весьма робки. Вместо паровой машины на фабрике устанавливается мощный центральный электромотор, получающий энергию либо со своей электростанции, либо откуда-то издалека. Вся система передачи энергии внутри предприятия остается без изменения. Затем начинают применяться менее мощные моторы, приводящие в движение группы машин. Грубо говоря, на фабрике купчихи Пироговой вначале вместо паровой машины появился один мощный электромотор. Затем этот электромотор уступает место четырем моторам—по одному мотору на этаж. По мере того, как для промышленности начали раскрываться все преимущества электричества, по мере усовершенствования самих моторов, оказалось, что нет никакого резона приводить в движение от одного трансмиссионного вала сотни машин. Можно добиться значительно более экономичной работы предприятия, если на одном этаже иметь уже не один мотор, а разбить все оборудование на более мелкие группы, из которых каждая имела бы свой групповой мотор. Это делает независимой работу каждой группы оборудования от работы другой; это позволяет значительно лучше маневрировать площадями, дает возможность выбросить крайне неэкономичную центральную трансмиссионную передачу.

От группового привода совершенно естественен переход к приводу индивидуальному, т. е. к снабжению каждой машины собственным электродвигателем. Здесь предприятие получает максимальную свободу в смысле расположения оборудования; полностью уничтожается лес ремней и трансмиссионных передач; ликвидируются потери энергии на приведение в движение трансмиссий; получается большая экономия на обслуживании машин, можно значительно увеличить скорости машин и пр.

Для прядильных фабрик индивидуальный привод обеспечивает по сравнению с групповым 18% экономии в стоимости энергии на валу рабочей машины. Для обувных машин эта экономия доходит до 30 и более процентов.

Но электричество преобразует не только самую фабрику. Оно преобразует и машину.

На рис. 4 показано несколько конструкций радиально-сверлильного станка.

Конструкция первая—станок приводится в действие при помощи трасмиссионного привода. Станок имеет три рабочих органа — сверло, поперечину и масляный насос. Как видно из схемы, энергия получается на шкиве станка в виде кругового вращательного движения; между тем поперечина должна получить прямолинейное, возвратно-поступательное движение и притом в совершенно другой плоскости, чем плоскость шкива; хотя сверло имеет то же вращательное движение, что и шкив, но оно находится опять-таки в совершенно другой плоскости, чем шкив станка. Масляный насос представляет по сути дела совершенно обособленную от станка машину.

Все указанные три рабочих органа станка работают с различными скоростями. Естественно, что для обеспечения им нужной формы движения с определенными скоростями приходится создавать весьма сложную систему передач в виде зубчаток, червяков, шнурочной передачей т. д.

Во второй конструкции электромотор непосредственно соединен со шкивом машины, как видно из схемы. Здесь целиком выпадает внешняя трансмиссионная передача; что касается внутренних передач, то они остаются без изменений. Вместо того чтобы расположить двигатель внизу на основной плите станка, в третьей конструкции его расположили наверху станка. Здесь упрощается уже внутренняя система передач станка.

Следующая конструкция—-дальнейший шаг по пути к упрощению станка. Здесь двигатель располагается таким образом, что пути передачи энергии рабочим органам еще более сокращаются и упрощаются. И наконец дальнейшим развитием конструкции того же самого

станка является многомоторный станок, где для каждого рабочего органа машины имеется специальный электромотор. Схема наглядно показывает, как упрощается вся конструкция станка благодаря его электрификации.

Вот почему электричество завоевывает себе «внутри машины» все более прочные позиции. Если две сотни веретен прядильной машины приводились раньше в движение одним электромотором, то сейчас уже имеются прядильные машины, где каждое веретено имеет свой собственный моторчик. Известны конструкции деревообделочных станков, имеющих 48 моторов различных мощностей. В целях облегчения веса машины и упрощения самой ее конструкции за последнее время электрический моторчик встраивается в самую машину, сращивается с «телом» машины. Делается это различными способами. Имеются например шлифовальные станки, где статор мотора располагается необычайно — внутри двигателя, а ротор мотора— его вращающаяся часть—делается в виде колеса, на котором укрепляется шлифовальный круг, т. е. вращение ротора мотора в таком станке—это вращение шлифовального круга.

Такое же устройство имеет современный электрический патефон. Круг патефона, на который накладывается пластинка, представляет собой ротор мотора, а статор мотора конструируется в виде неподвижной оси. Естественно, что в таком патефоне выпадает вся его сложная механика.

В других станках и машинах сращивание электродвигателей с «телом» машины производится по-другому—обмотка статора мотора монтируется непосредственно в «теле» машины. Таким образом делается излишней станина, крышка и кожух мотора.

Но электричество преобразует машину еще глубже. Посмотрите, насколько громоздки и сложны системы управления сложным механическим станком. Возьмите к примеру хотя бы известный вам станок «ДиП»—производства завода «Красный пролетарий». Сложная система рукояток и рычагов может запутать не только малоопытного, но и квалифицированного рабочего. Современный электрифицированный станок не имеет этой сложной системы пусковых устройств. Он управляется при помощи системы кнопок; но если бы вы захотели включить те органы машины, которые сейчас включить нельзя, вы этого сделать не сможете—весьма несложная система электрической блокировки не позволит вам этого сделать. Электрифицированный станок можно сконструировать так, что он будет защищен от станколомов. Специальные реле автоматически включают мотор, как только он начинает перегружаться или греться, как только обрабатываемое изделие принимает неправильное положение, как только происходит неправильное включение или выключение определенных органов машины.

Рис. 4. Схема радиально-сверлильных станков

В наших условиях при недостатке ква-лифицированой рабочей силы применение подобного рода «умных» станков и машин крайне важно.

Но современная техника знает еще более совершенные электрифицированные станки. Возьмем известный фрезерно-копировальный автомат системы Келлера. Совершенно необычайно работает этот чудесный станок. Нам нужно сделать штамп какого-то изделия, допустим ложки. Шаблон ложки вырезан на деревянной или металлической плите, установленной на станке. Взад и вперед, вдоль и поперек этого шаблона ходит деревянный палец. Его движения точно копируют на другой, установленной на, станке металлической плите, резец, выгравировывая изящную и совершенно точную копию шаблона.

Станок Келлера как-будто бы чрезвычайно сложен. По образному выражению т. Л. М. Кагановича, — это «станок с высшим образованием». И в то же время он весьма прост. Сегодня мы имеем уже десятки конструкций станков, построенных на основе тех же принципов, что и станок Келлера.

Электричество не ограничивается ролью лишь двигательной силы посредством автоматизации современной машины. Уже сейчас имеется ряд сложных электрифицированных машин-агрегатов, которые наряду с механической обработкой материала производят и его термическую, обработку, например сварку. Такова например машина для изготовления велосипедных ободов. Линотип наряду со сложной системой механических устройств имеет электроплавильную печь, отливающую буквы, и т. д.

Электричество полностью преобразует машину. Мы еще только подходим к использованию фотоэлементов, тиратронов и кенатронов, а они позволяют строить автоматы, которые будут реагировать не только на грубые механические явления, но и явления «высшего» порядка, как световые явления, окраска предмета, прозрачность жидкости и т. д. Такая машина например сортирует горох, тщательно отбирая горошинки неправильной формы и неподходящие по цвету. Такая машина может сама автоматически регулировать температуру плавки в зависимости от окраски расплавленного металла. Можно создать котельную, где не будет ни одного рабочего, где работа котлов будет регулироваться автоматически—по цвету выходящего из трубы дыма. Специальные автоматические приборы, чрезвычайно чувствительно реагирующие на всякие звуковые явления, могут предупреждать аварии в машинах и устройствах, как только появятся малейшие признаки ее приближения. В химическом, производстве газоанализаторы позволяют автоматически регулировать процессы, как только в содержании воздуха окажется ничтожно небольшое количество газов, выделение которых свидетельствует о неправильном ходе процессов.

Социалистические условия производства создают неслыханные возможности для самого разностороннего применения электричества в технике. Социалистические машины будущего — это машины, которые сделают труд человека радостным и приятным.

«Унылое однообразие, бесконечные муки труда, постоянно все снова и снова выполняющего один и тот же механический процесс, похожий на работу Сизифа. Тяжесть труда, подобно скале, все снова и снова падает на истомленных рабочих. Машинный труд, до крайности захватывая нервную систему, подавляет многостороннюю игру мускулов и отнимает у человека всякую возможность свободной физической и духовной деятельности».

Так характеризовал Маркс капиталистическую фабрику. Фабрике каторги, фабрике, превращающей рабочего в придаток машины, мы противопоставляем свою социалистическую фабрику, где рабочий—сознательный, активный участник творческого процесса.

Электричество таит в себе все возможности для создания такой фабрики, для создания новых социалистических машин.