- •Зайцев г.Н., Федюкин в.К., Атрошенко с.А, история техники и технологий
- •Предисловие
- •Авторы введение
- •Раздел 1. Всеобщая история техники Глава 1. Основные понятия и определения истории техники и технологий
- •1.1. Определения терминов, связанных с техникой
- •1.2. Определение терминов, связанных с технологией
- •Контрольные вопросы
- •Глава 2. Развитие техники и технологий первобытного производства (от 2-10 млн. Лет до н.Э. До 4-3 т.Л. До н.Э.)
- •2.1. Орудия труда и хозяйственные революции каменного века
- •2.2. Орудия труда медно-каменного, бронзового и железного веков
- •2.3. Средства передвижения первобытного человека
- •Контрольные вопросы
- •Глава 3. Распространение сложных орудий труда в условиях рабовладельческого способа производства (от 4-3 т.Л. До н.Э. ДоIv-Vвв. Н.Э.)
- •3.1. Орудия для подъема тяжестей, применяемые в рабовладельческом обществе
- •3.2. Военные машины рабовладельческого общества
- •3.3. Развитие токарного станка в рабовладельческом обществе
- •3.4. Средства транспорта, применяемые в античную эпоху
- •3.5. Машины, созданные александрийскими механиками Героном и Ктесибием
- •3.6. Вклад Архимеда в развитие техники
- •3.7. Зарождение элементов новых наук
- •Глава 4. Распространение сложных орудий труда, приводимых в действие силами природы, в условиях феодального способа производства (отIv-V в. До XIV-XV в.)
- •4.1. Металлургия и кузнечное дело, строительство жилых, хозяйственных построек и мостов в Древней Руси
- •4.2. Древнейшие суда и метательные машины Киевской Руси
- •4.3. Создание водяных мельниц в странах Арабского Халифата и на Руси
- •4.4. Применение водяных колес в горном деле, металлургии и других отраслях
- •4.5. Создание ветряных мельниц в Персии, Ираке, Европе и в России
- •4.6. Совершенствование техники прядения и ткачества, освоение производства бумаги
- •4.7. Совершенствование техники земледелия и развитие горного дела и металлургии
- •4.8. Совершенствование грузоподъемной и строительной техники
- •4.9. Изобретение механических часов
- •4.10. Изобретение компаса, создание новых механизмов
- •4.11. Развитие военных машин, создание огнестрельных орудий
- •4.12. Изобретение книгопечатания и очков
- •Глава 5. Возникновение в условиях мануфактурного периода предпосылок для создания машинной техники (отXiVв. До концаXviiIв. – началаXiXв.)
- •5.1. Создание мануфактур и их историческая роль
- •5.2. Вклад Леонардо да Винчи в развитие техники
- •5.3. Создание новых машин и механизмов
- •5.4. Создание гидротехнической системы игуменом Филиппом в Соловецком монастыре
- •5.5. Создание гидравлической системы на Алтае к.Д. Фроловым
- •5.6. Создание прядильных машин
- •5.7. Создание военной техники а.К. Нартовым и я.Т. Батищевым в Туле
- •5.8. Создание в концеXviiIв. Ткацких станков во Франции и машинной и оружейной техники в России
- •5.9. Вклад е.Г. Кузнецова в создание отечественной техники
- •5.10. И.П. Кулибин и его изобретения
- •5.11. История выбора и совершенствования мер при линейных измерениях
- •5.12. История создания системы мер
- •Глава 6. Создание рабочих машин на базе парового двигателя (от конца XVIII в. – начала XIX в. – 70 гг. XIX в.)
- •6.1. Этапы промышленной революцииXiXв.
- •6.2. Создание паровой машины
- •6.3. Создание первых паровозов
- •6.4. Создание первых паровозов в России
- •6.5. Строительство первых железных дорог
- •6.6. Развитие парусного флота
- •6.7. Создание пароходов
- •6.8. Создание первых русских пароходов
- •6.9. Применение паровых машин в разных отраслях промышленности
- •6.10. Стaновление машиностроения в XVIII в.
- •6.11. Появление машин в сельском хозяйстве
- •6.12. Развитие металлорежущих станков
- •6.13. Создание машин в горнодобывающей промышленности
- •6.14. Развитие науки о машинах
- •6.15. Основные направления поиска новых машин-двигателей
- •6.16. История создания двигателя внутреннего сгорания
- •6.17. История турбин
- •Глава 7. Развитие систем машин на базе электропривода (70егодыXiXвека – 30егодыXXвека)
- •7.1 Исследования электрических и магнитных явлений
- •7.2. Создание гальванического элемента и аккумулятора
- •7.3. Создание первых электромагнитных приборов
- •7.4. Создание электродвигателя и электрогенератора
- •7.5. Создание первых линий электропередач
- •7.6. Создание электрического трамвая
- •7.7. История электрического освещения
- •7.8. Изобретение телеграфа
- •7.9. История телефонной связи
- •7.10. Создание радио
- •7.11. История телевидения
- •7.12. Создание записи и воспроизведения звука и изображения
- •7.13. Создание автомобиля
- •7.14. Создание трактора
- •7.15. Развитие воздухоплавания на воздушных змеях и воздушных шарах
- •7.16. Создание первых аэропланов и самолетов
- •7.17. Развитие других отраслей промышленности в рассматриваемый период
- •Глава 8. Подготовка и осуществление перехода к автоматическим системам машин. Научно-техническая революцияXXв. (1930 г. – настоящее время)
- •8.1. Основные направления научно-технической революции (нтр)
- •8.2. Сущность нтр
- •8.3. Научно-техническая деятельность и научно-технический потенциал
- •8.4. Промышленные формы автоматизации
- •IIэтап. Электрификация автоматической системы машин (30е-50егодыXXв.).
- •IiIэтап – электронизация автоматической системы машин (30е-50егодыXXв. – настоящее время).
- •8.5. Превращение науки в непосредственную производительную силу
- •8.6. Развитие кузнечно-прессовых, сельскохозяйственных и других машин
- •8.7. Развитие вычислительной техники и эвм
- •8.8. История робототехники
- •8.9.Космические полеты
- •8.10. Развитие ядерной физики
- •8.11. Создание атомной бомбы и ядерной энергетики
- •8.12. Другие нововведения в эпоху нтр
- •Раздел 2. История основных машиностроительных технологий в россии Глава 9. Развитие техники и технологии ковки и штамповки
- •9.1. Развитие ковки в древнерусский период
- •9.2. Основные этапы развития металлургии и кузнечного производства в дореволюционный период
- •9.3. Ковка на приводных молотах от водяных колес
- •9.4. Штамповка на канатных молотах и винтовых прессах
- •9.5. Штамповка на паровых молотах и гидравлических прессах
- •9.6. Виды штамповки исходных заготовок при разной серийности производства
- •9.7. Создание специализированных кузнечно-штамповочных заводов в ссср
- •Глава 10. Развитие техники и технологии сварки
- •10.1. Применение кузнечной сварки и пайки от трипольских племен до Древней Руси
- •10.2. Изготовление артиллерийских орудий сваркой вXiVна Руси
- •10.3. Роль н.Н. Бенардоса в создании электродуговой сварки
- •10.4. Совершенствование дуговой сварки н.Г. Славяновым
- •10.5. Становление сварки в первые годы Советской власти (1920-1929 гг.)
- •10.6. Сварка в период социалистической индустриализации (1929-1940 гг.)
- •10.7. Сварка в машиностроении (ссср) в 30егоды
- •10.8. Механизация и автоматизация сварки в 30егоды
- •10.9. Сварка металлов в годы Великой Отечественной войны (1941-1945 гг.)
- •10.10. Сварка в ссср в 1946-1958 гг.
- •10.11. Сварка в ссср с 60-70хгг.XXв. И до наших дней
- •Глава 11. Развитие техники и технологии литья
- •11.1. Медное и бронзовое литье в Древней Руси
- •11.2. Литейное производство в Московском государстве вXiv-xvIвв.
- •11.3. Чугунолитейное производство в России доXviiIв. – 1917 г.
- •11.4. Развитие литейного производства в России с 1917 г. До наших дней
- •Глава 12. Развитие техники и технологии обработки металлов резанием
- •12.1. Создание станков от первобытнообщинного общества до средних веков
- •12.2. Совершенствование станков в период от мануфактурного производства до эпохи парового двигателя
- •12.3. Развитие станков в эпоху электропривода
- •12.4.Созданиет станкостроения в ссср
- •Библиографический список
- •Оглавление
- •Глава 5. Возникновение в условиях мануфактурного периода предпосылок для создания машинной техники (от XIV в. До конца XVIII в. – начала XIX в.) 112
- •Глава 6. Создание рабочих машин на базе парового двигателя (от конца XVIII в. – начала XIX в. – 70 гг. XIX в.) 143
- •Глава 7. Развитие систем машин на базе электропривода (70е годы XIX века – 30е годы XX века) 182
- •Глава 8. Подготовка и осуществление перехода к автоматическим системам машин. Научно-техническая революция XX в. (1930 г. – настоящее время) 243
- •Раздел 2. История основных машиностроительных технологий в россии 277
- •Глава 9. Развитие техники и технологии ковки и штамповки 277
- •Глава 10. Развитие техники и технологии сварки 289
- •Глава 11. Развитие техники и технологии литья 314
- •Глава 12. Развитие техники и технологии обработки металлов резанием 324
6.17. История турбин
Второе направление – развитие турбин. По сравнению с паровой машиной турбина является более совершенным двигателем. В ней нет кривошипно-шатунного механизма. С помощью турбин можно получить значительные мощности и скорости вращения рабочего колеса, применяя пар высокого давления (300атм.) и температуру перегрева 6500С. Поэтому в конце XIX в. паровая турбина становиться основным двигателе и на электростанциях и других мощных установках.
Примитивную паровую турбину сконструировал в I в. до н.э. Герон Александрийский. Это устройство состояло из котла, пар из которого через пустотелую ось проходил внутри полого шара (рис.6.20). Выходя из шара через две боковые трубки с загнутыми концами, паровые струи вращали шар за счет возникновения реактивной силы.
Рис. 6.20. Геронов шар
В 1629 г. итальянский архитектор Джованни Бранка описал прибор, подобный турбине, предназначенный для получения порошка (рис.6.21). В нем струя пара из котла через неподвижную трубку направлялась на лопатки колеса, заставляя его быстро вращаться. С помощью зубчатых колес движение передавалось на барабан, который попеременно зацеплял шпильками то первую, то правую стулку, производя непрерывный процесс дробления какого-либо вещества.
В1806 г. русский изобретатель Поликарп Михайлович Залесов (1773-1835) разработал проект турбины для привода водоподъемника и пожарного насоса. Он работал горным техником Салапрского рудника Колывано-Воскресенских заводов на Алтае.
Рис. 6.21. Турбина Бранка
Однако конструирование, постройка и обслуживание турбины представляет более сложную задачу, чем в случае с паровой машиной. Необходимо изготовить отдельные части турбины, провести центрирование вращающихся частей, применить износостойкие высокопрочные материалы, которые способны выдержать высокие температуры и большие динамические напряжения. Поэтому внедрение паровых турбин в практику происходило медленно, хотя принцип действия турбины прост и схож с работой ветряного колеса.
Большую работу в турбостроении имели работы шведского инженера и изобретателя Карла Лаваля (1845-1913), который в 1878 г. сконструировал центробежный сепаратор непрерывного действия для молока. Для сообщения большей скорости сепаратору он построил в 1889 г. паровую турбину активного типа мощностью в 5л.с. со скоростью вращения 30000 оборотов/мин.
Лаваль впервые применил расширяющиеся сопла, гибкий вал, диск равного сопротивления, позволяющий достигать очень высоких окружных скоростей порядка 420м/с. Он разработал теорию сопла.
Лаваль продолжал работать над совершенствованием турбины и через 10 лет построил турбину мощностью в 500л.с., совершающую 10000об./мин.
Рис. 6.22. Рабочее колесо турбины Лаваля с четырьмя соплами
Лавалем была построена простейшая одноступенчатая турбина (рис.6.22), состоящая из одного диска небольшого диаметра с одним рядом рабочих лопаток, насаженных на обод. Диск с рабочими лопатками помещался в кожухе, по окружности которого размещены расширяющиеся сопла, где происходит преобразование потенциальной энергии пара в кинетическую. Одноступенчатая турбина проста по устройству и надежна в работе. Она используется для приведения в движение мелких машин, требующих большой скорости вращения и для привода вспомогательных механизмов, экономичность которых не имеет существенного значения. Дальнейшее развитие активная паровая турбина получила благодаря работам французского инженера Огюста Рато (рис.6.23), швейцарского инженера Целли (многоступенчатая турбина со ступенями давления) и американского инженера Чарльза Кертиса (турбина со ступенями скоростей и др.
Рис. 6.23. Активная турбина Рато с тремя рабочими колесами
Американским инженером Чарлзом Пирсоном была построена многоступенчатая турбина реактивного типа, позволяющая увеличить скорость пара за счет применения сужения между лопатками, создавая дополнительную силу реакции. Турбина Пирсона являлась «смешенной турбиной».
Постепенно паровая турбина становится основным двигателем на электростанциях и кораблях. Мощность паровых турбин в одном агрегате достигала 1200МВт.
В конце XIX века близкими по конструктивному выполнению паровой турбине были созданы газовые турбины, применяющиеся в авиации в качестве привода компрессора турбореактивного двигателя и в жидких реактивных двигателях. Особенно перспективно происходило развитие газотурбинных установок – снижение расхода тепла на 4,7% по сравнению с паротурбинными установками.
Применение машин в производстве привело к возникновению большого числа промышленных предприятий, образованию промышленных центров и скоплению в них населения.
Потребность в машинах предъявили повышенное требование к металлургии, которая перешла на применение минерального топлива, использование паровых машин и горячего дутия. Изобретение пудингования подняло производительность передельного процесса (получение стали из чугуна). Одновременно ведется работа по получению тигельной стали, и созданы способы получения стали в больших количествах.
Развитие металлургии, рост числа паровых машин и создание парового транспорта, коренным образом изменило состояние горного промысла, который в этот период должен был обеспечивать растущее промышленное производство каменным углем и железной рудой.