После изобретения рабочих машин и создания универсального теплового двигателя основной задачей дальнейшего промышленного развития стало техническое перевооружение машиностроения. Огромные возможности, открывшиеся перед промышленностью с введением рабочих машин и универсального двигателя, могли реализоваться лишь постольку, поскольку машиностроение было способно поставлять всем отраслям промышленности специальные машины, и притом в больших количествах. Между тем, техника изготовления машин, существовавшая в середине XVIII в., даже в наиболее передовых странах была ручной, унаследованной еще от мануфактурного периода. При ручном изготовлении машины производились медленно, в небольших количествах и обходились крайне дорого. Ручной труд не мог разрешить и многих чисто технических задач, которые стали возникать 58
в машиностроении. Возрастающая сложность машин требовала увеличения мощностей, скоростей, надежности и точности работы механизмов. Применение машин в металлургии, на транспорте, равно как и все возрастающие размеры паровых двигателей и котлов, диктовали необходимость обработки чрезвычайно больших масс металла. На основе ручного труда машины и котлы или вообще не могли быть обработаны, или не могли быть обработаны достаточно быстро и с необходимой точностью. Так, обработку внутренней поверхности цилиндра диаметром 711 мм и длиной 2,74 м для паровой машины Ньюкомена в 1760 г. осуществляли вручную абразивным методом (рис. 2.8).
Рисунок 2.8 – Шлифование металлического цилиндра, 1760 г. При этом обрабатываемый цилиндр устанавливали на двух деревянных подставках, вставляли в него сердечник и заливали свинцом. Придавали, полученному после охлаждения свинцовому цилиндру, возвратнопоступательное движение. При этом периодически прокручивая цилиндр, с помощью введенного в цилиндр масла с наждаком, проводили шлифование его внутренней поверхности. Такая обработка обеспечивала точность по диаметру цилиндра 1,27 см (толщина мизинца), что мало удовлетворяло производство. Коренное изменение техники изготовления машин могло быть достигнуто лишь при условии изобретения и широкого применения рабочих машин собственно в машиностроении. Следует указать, что машиностроения, как отрасли промышленности, в мануфактурном периоде не существовало. Почти во всех крупных металлообрабатывающих мануфактурах были мастерские, в которых изготовлялись инструменты, простейшие станки и т. д. Имелись сверлильные, точильные, шлифовальные станки. Однако эти станки, несмотря на довольно большую специализацию, не были рабочими машинами, так как основной трудовой процесс при их применении совершала рука человека.
59
Наиболее распространенным был токарный, так называемый лучковый, станок (рис. 2.9), при работе на котором режущий инструмент рабочий удерживал в руках. Этот станок все еще был сложным орудием труда, а не рабочей машиной. Для его превращения в рабочую машину нужен был механизм, который бы заменил руку человека, то есть резцедержатель (суппорт). Изобретателем токарного станка с суппортом был выдающийся русский механик и изобретатель Андрей Константинович Нартов. Он Рисунок 2.9 – Лучковый одним из первых построил токарнотокарный станок копировальный станок с механическим суппортом (рис. 2.10). Однако в то время ни в России, ни на Западе не было еще острой потребности в усовершенствовании техники машиностроения. Возможность изменения техники изготовления разнообразных машин была создана только в результате первых двух этапов промышленной революции. Начало изменению техники изготовления машин положил английский механик Генри Модсли (1771 – 1831), создавший в 1797 г. механический суппорт для токарного станка (рис. 2.11). Суппорт имел две каретки, переРисунок 2.10 – Кинематическая двигающиеся посредством винсхема токарно-копировального тов. Одна каретка позволяла созстанка А. К. Нартова, 1712 г. давать необходимое давление резца на заготовку, а другая передвигала резец вдоль заготовки. В 1797 г. Модсли построил первый работоспособный токарный станок на чугунной станине с самоходным суппортом. В дальнейшем Модсли продолжал совершенствовать свой токарный станок, который вскоре оказался незаменимой машиной в любой токарной работе. Модсли открыл свою собственную механическую мастерскую, которая очень скоро превратилась в довольно большой машиностроительный завод. На заводе Модсли была применена уже машинная система производства в форме соединения транс-
60
миссиями большого числа рабочих машин, приводимых в движение универсальным тепловым двигателем. Завод, в основном, изготовлял детали для паровых машин Уатта. Однако на заводе конструировались и рабочие станки для механических мастерских. Генри Модсли выпустил образцовые токарные, а затем и строгальные механические станки. Сам Модсли, несмотря на то, что был собственником крупного предприятия, всю жизнь работал наравне со своими рабочими и учениками. Кроме суппорта он сделал много изобретений и усовершенствований в самых разнообразных отраслях техники. В 1807 г. Модсли получил патент на различные усовершенствования паровой машины. В начале XIX в. он изоРисунок 2.11 – Первый токарный брел дыропробивную машину станок с суппортом Т. Модсли для производства отверстий в (сверху) и рекламный плакат листах котельного железа, автоматического суппорта сконструировал микрометрический штангенциркуль, названный им «лордом канцлером». Последней работой Модсли был металлический щит, при помощи которого в Лондоне под Темзой был прорыт туннель. Необыкновенно изобретательный, Модсли очень мало хлопотал о получении патентов на свои изобретения. Случалось, что ему грозили судебным процессом люди, укравшие его изобретения и оформившие на них патенты. В дальнейшем было создано большое количество разнообразного металлообрабатывающего оборудования – токарных, токарновинторезных, строгальных и зубонарезных станков. В 1829 г. Джеймс Несмит усовершенствовал конструкцию фрезерного станка, и этот станок стал одним из главных станков того времени. В 1843 г. Несмит создал паровой молот, который стал основой механизации кузнечного производства. Особенностью техники машиностроения 30-х и 40-х гг. XIX в. является повышение точности производства машин. Этот период был целиком связан с работами выдающегося английского станкостроителя
61
Джозефа Витворта (1803 – 1887), введшего в машиностроение принципы и методы точной работы. Витворт изобрел первую мерительную машину, ввел калибры и добился возможности измерять обрабатываемые плоскости до сотых, а позже и до тысячных долей миллиметра. Ему принадлежит идея стандартизации резьбы на винтах, позже нашедшая широчайшее применение в машиностроении. К 70-м гг. XIX в. Англия по праву называлась «мастерской мира» и занимала лидирующее положение в мировом машиностроении. Но уже к 60-м гг. XIX в. стала развиваться машиностроительная промышленность США и Германии. Слабее было развито машиностроение Франции, Австро-Венгрии, России, Италии и других стран, запоздавших с капиталистическим развитием. В результате третьего этапа промышленного переворота машиностроение овладело техникой производства машин машинами. Это позволило быстро и в необходимом количестве производить машины для всех отраслей промышленности и транспорта. Таким образом, крупное машинное производство получило соответствующую его природе материальнотехническую базу.
Ви переглядаєте статтю (реферат): «Создание рабочих машин в машиностроении» з дисципліни «Історія інженерної діяльності»
