Развитие машины в феодальный период

Первыми потребителями механической энергии водяного ко­леса были мельничные жернова (рис. 3.2) и рудоподъемники (рис. 3.6). Позднее многие орудия, приводившиеся ранее в дви­жение человеком и не требовавшие от него особых производст­венных навыков в силу простоты и однообразия периодически повторяющихся циклов движений, стали также приводиться от водяного колеса. К таким орудиям относятся: пест, толкущий в ступе какой-либо материал; дутьевые мехи, нагнетающие воздух в плавильные печи; молоты, - кующие нагретое железо; пилы, рас­пиливающие древесные стволы на доски, и пр. Поскольку мощ­ность водяного колеса была значительно больше мощности человека, перечисленные орудия можно было увеличивать в раз­мере, в (весе; кроме того, стало возможным приводить в движе­ние от одного водяного колеса несколько таких орудий. Так, освоение энергии неорганической природы привело к групповому приводу, отмеченному Марксом в качестве одного из этапов раз­вития машины (рис. 3.7, 3.8).

Очевидно, что замена человека-двигателя водяным колесом не заменила человека-мастера, целесообразно направлявшего свою мускульную энергию на придание обрабатываемому пред­мету нужной определенной формы. Первым приближением к орудиям, способным заменять человека в процессе придания опре­деленной формы обрабатываемому предмету, явились «пильные мельницы»,

Рис. 3.7. Групповой привод к воздуходувным мехам от одного водяного колеса (Екатеринбургский завод, XVIII в.).

в которых передаточный механизм, передавая опре­деленные движения ряду пил и распиливаемому бревну, опре­делял форму и размеры доски. Но эти и подобные им орудий еще не были теми машинами-орудиями, которые, заменив ма­стерство человека, его искусные руки и производственные навы­ки в широкой области производства, положили начало промыш­ленному перевороту.

Применение генератора энергии в форме водяного колеса и орудий — потребителей энергии, вызвало значительное разви­тие связующего звена между ними: передаточного механизма. Форма энергии, отдаваемой двигателем и потребляемой орудия­ми,—механическая энергия, определила характер механизма, пе­редававшего энергию через системы стержней, рычагов, колес, цепей, цевочных зацеплений (рис. 3.9, 3.10) и т. п.

Рис. 3.8. Кулачковый привод к группе насосов. Вращение от вала 1 передается колесу 2, на котором расположены кулачки 3. Пальцы поршневых штоков 4 скользят по кулочкам, вызывая подъем и опускание поршней 5.

Рис. 3.9. Схема цевочного зацепления.

Рис. 3.10. Механизм для перемены направления вращения вала.

Необходимость в развитии все усложнявшегося передаточного механизма, особенно для группового привода, - привела к все более широкому применению различных кинематических пар: винт—гайка, шестерня—рейка, кулачковые (рис. 3.8, 3.11) и храповые пары (рис. 3.12), кривошипно-шатунные механизмы. Использование последних для преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное (мельница с ручным приводом, (рис. 3.13) привело к применению маховиков, сначала в виде гирь, подвешенных на концах крестовин (рис. 3.14), а позднее в современной форме колес с массивным ободом.

В самом начале возникновения мануфактур — в середине XVI в. в технике возникает необходимость использования группового привода. Если для ремесленного труда привод не имел существенного значения, так как в ремесленной мастерской двигателем, как правило, не пользовались, то в мануфактуре, где сосредоточивалось все большее количество рабочих машин — потребителей энергии, вопрос привода этих машин и передачи энергии от дви­гателя стал одним из насущных вопросов техники.

Рис. 3.11. Кулачковый привод от водя­ного колеса к воздуходувным мехам.

Рис. 3.12. Лебедка с храповым колесом.

Рис. 3.13. Кривошипно-шатунный

Рис. 3.14. Кривошипно-шатунный меха- механизм ручной мельницы. низм с маховиком (ранняя форма махо­вика в виде крестовины с грузами).

Применение разнообразных передаточных механизмов описа­но в ряде сочинений, публиковавшихся в течение рассматриваемого периода. Так, итальянский инженер Бирингуччо в своем сочинении «Пиротехника», опубликованном в 1540 г., описал по­строенный им групповой привод нескольких воздуходувных ме­хов от одного водяного колеса (рис. 3.15). Еще более сложные групповые приводы описаны в книге немецкого ученого Георгия Агриколы «De re metallica» (О -метал­лах), изданной в 1556 г. Автор книги Георг Бауэр, писавший под псевдонимам Агрикола, дал около 300 гравюр, изображав­ших .почти все механизмы современной ему техники. Среди многих индивиду альных и групповых приводов Агрикола особо отметил групповой привод к механизмам с различной формой движений. От одного водяного колеса приводилась толчейная машина с поступательным движением пестов, мельница и три мешалки с вращательным движением рабочих валов.

(Примером исключительно сложного комплекса передаточных механизмов служит построенная в 1754 г. в Змеиногорском руднике на Алтае «пильная мельница» (рис. 3.16), в проектированнии и сооружении которой принимал непосредственное участие И. И. Ползунов. В число конструктивных элементов этой «мельницы» входят: валы, кривошипные, храповые, канатные, цевочные и зубчатые передачи; передачи между валами, расположенными под углом Друг к другу. Освоение таких сложных передаточных механизмов заключало в себе возможность создания машины-орудия, способной заменить руку рабочего. Действительно, такие машины уже со­здавались выдающимися представителями технической мысли того времени, и если они не ознаменовали начала перехода к машинному производству, то только потому, что предназна­чались для отдельных крайне узких отраслей производства

Георгий Агрикола

(1490 —1555)

Так, в 1503 г. Леонардо да Винчи сконструировал станок для на сечки напильников, заменивший руки рабочего, передвигавшего зубило и ударявшего по нему молотком при ручной насечке.

Рис. 3.16. Пильная мельница на Змеиногорском руднике (Алтай).Водяное колесо вращает вал 18 с маховиком 20 и цевочной передачей 21-22; тяга 24 приводит в действие две рамы с вертикаль­ными пилами. Перемещение распиливаемого бревна осуществляется системой 27-24-30; подтаскивание бревен производится приво­дом от вала водяного колеса через штангу 81, рычаг 35 и храповое колесо 36_, сидящее на валу бревнотаски.

Под действием опускающегося груза станок Леонардода Винчи сам передвигал насекаемый напильник и производил по нему удары молотом-зубилом (рис. 3.17). Еще более совершенную машину-орудие, заменившую руки искусного резчика по металлу, сконструировал токарь Петра I Андрей Константинович Нартов в 1712—1719 гг. В своих токарно-копировальных и медальерных станках (рис. 3.18) Нартов не только впервые ввел суппорт, но осуществил сложнейшее движение обрабатывающего инструмента по заготовке медали, точно повторяющее в уменьшенном масштабе движение индикатора по поверхности большого скульптурного изображения той же медали.

Развитие передаточных механизмов в связи с применением групповых сложных приводов от водяных колес вооружило тех­нику арсеналом деталей, позволивших вместе с упрощением про­цесса труда, вызванным пооперационным его разделением, ре­шить задачу построения машины-орудия, заменившей руки рабо­чего.

Другая линия развития прикладной (механики, ведшая к то­му же результату и одновременно дававшая обширный материал.Для теоретических расчетов и исследований, заключалась в раз­работке часовых механизмов. Часы — не машина, а лишь реги­стрирующий механизм, но производство часов — это школа тех­нической точи ости, выработавшая ряд новых технологических приемов, обогатившая теоретическую механику рядом новых на­учных открытий.

Развитие перечисленных машин было неотделимо от возник­новения в период XVI—XVIII вв. кадров таких специалистов, которых можно (назвать инженерами с универсальными техническими знаниями; эти инженеры не только прославились на тех­ническом поприще, но способствовали возникновению и развитию технических наук изданием обстоятельных трудов по отдельным отраслям техники.

Рис. 3.17. Станок для насечки напильников, предложенный Леонардо да Винчи(1503 г.).

Рис. 3.18. Токарно-копировальный станок А. К. Нартова с механическим суппортом (начало XVIII в.).