磨。发明和生产的历史

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磨。发明和生产的历史

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最早将谷物磨成面粉的工具是石臼和杵。与它们相比，向前迈出的一步是研磨谷物而不是破碎的方法。人们很快就相信研磨面粉效果会好得多。

石臼和杵

然而，这也是一项极其乏味的工作。最大的改进是从来回移动刨丝器到旋转的过渡。杵被一块扁平的石头取代，它穿过一个扁平的石盘。从磨粒的石头变成磨盘已经很容易了，也就是说，让一块石头在另一块石头上旋转的同时滑动。粮食逐渐倒进磨盘上石中间的洞中，落入上下石之间的空隙中，磨成面粉。

手磨机

这种手磨机在古希腊和罗马被广泛使用。它的设计非常简单。磨坊的基础是一块中间凸出的石头。在它的顶部是一个铁针。第二个，旋转的石头有两个钟形的凹槽，由一个孔连接。从表面上看，它像一个沙漏，里面是空的。这块石头是种在底座上的。将铁条插入孔中。当磨机转动时，落在石头之间的谷物被磨碎了。面粉被收集在下石头的底部。这种磨坊大小不一：从现代咖啡研磨机之类的小型磨坊到由两个奴隶或一头驴驱动的大型磨坊。

随着手磨机的发明，磨粮的过程得到了便利，但仍然是一项艰巨而艰巨的任务。历史上第一台无需使用人或动物的肌肉力量就能工作的机器出现在面粉加工行业，这绝非巧合。这是一个水磨坊。但首先，古代大师们必须发明一种水力发动机。

古代的水机显然是从 Chadufons 的浇水机发展而来的，他们借助这些水机从河中取水来灌溉河岸。 Chadufon 是一系列勺子，它们安装在一个带有水平轴的大轮子的轮辋上。当轮子转动时，下面的勺子沉入河水中，然后升到轮子的顶部并翻入滑槽。起初，这种轮子是用手旋转的，但在水少的地方，它沿着陡峭的通道快速运行，轮子开始配备特殊的叶片。在水流的压力下，轮子旋转并自己吸水。结果是一个简单的自动泵，不需要人在场即可操作。

水磨坊的重建（XNUMX世纪）

水车的发明在科技史上具有重要意义。一个人第一次拥有了一台可靠、多功能且易于制造的发动机。很快就很明显，水轮产生的运动不仅可以用来抽水，还可以满足其他需求，例如磨谷物。在平坦地区，河流的流速很小，以便在射流的冲击力下转动车轮。为了产生必要的压力，他们开始在河流上筑坝，人为地提高水位，并将射流沿着滑槽引导到轮叶上。

水磨坊

然而，发动机的发明立即引发了另一个问题：如何将运动从水轮转移到应该为人类做有用工作的设备上？为此，需要一种特殊的传动机构，它不仅可以传递，还可以转换旋转运动。解决了这个问题，古代力学再次转向了轮子的想法。最简单的轮驱动的工作原理如下。想象两个具有平行旋转轴的轮子，它们与轮辋紧密接触。如果现在其中一个车轮开始旋转（称为驱动轮），那么由于轮辋之间的摩擦，另一个（从动轮）也将开始旋转。此外，位于其边缘的点所经过的路径是相等的。这适用于所有车轮直径。

因此，一个较大的轮子与与之相关的较小的轮子相比，其直径比后者的直径要少许多倍。如果我们将一个车轮的直径除以另一个车轮的直径，我们得到一个数字，称为该车轮驱动装置的传动比。想象一个双轮变速器，其中一个轮子的直径是另一个轮子直径的两倍。如果驱动较大的车轮，我们可以使用这个齿轮将速度提高一倍，但同时扭矩会减少一半。

当在出口处获得比在入口处更高的速度很重要时，这种轮子组合将很方便。相反，如果驱动较小的车轮，我们将失去速度输出，但该齿轮的扭矩会加倍。当您想要“加强运动”时（例如，举重时），此装备很有用。因此，使用一个由两个不同直径的轮子组成的系统，不仅可以传输，还可以转换运动。在实际实践中，几乎从不使用具有光滑轮辋的齿轮，因为它们之间的联轴器刚性不够，并且车轮会打滑。如果使用齿轮而不是光滑的轮子，则可以消除此缺点。

第一个齿轮大约在两千多年前出现，但它们在很久以后才普及。事实上，切齿需要很高的精度。为了使第二个轮子均匀地转动，没有急动和停止，一个轮子的均匀转动，齿必须被赋予特殊的形状，其中轮子的相互运动就好像它们相互移动一样没有打滑，那么一个轮子的齿就会掉进另一个轮子的空洞里。如果轮齿之间的间隙过大，它们会相互碰撞并迅速折断。如果间隙太小，牙齿会相互切开并碎裂。

齿轮的计算和制造对于古代机械师来说是一项艰巨的任务，但他们已经意识到它们的便利性。毕竟，齿轮的各种组合，以及它们与其他一些齿轮的联系，为运动的转变提供了巨大的机会。

蜗轮

例如，在将齿轮连接到螺杆后，获得了将旋转从一个平面传递到另一个平面的蜗轮。使用斜齿轮，可以以任何角度将旋转传递到驱动轮的平面。通过将轮子连接到齿尺上，可以将旋转运动转换为平移运动，反之亦然，并且通过将连杆连接到轮子上，可以获得往复运动。计算齿轮时，通常采用的不是车轮直径的比值，而是驱动轮和从动轮齿数的比值。通常在变速器中使用几个轮子。在这种情况下，整个变速器的传动比将等于各对传动比的乘积。

维特鲁威水车的重建

当所有与获得和转换运动相关的困难都成功克服后，水磨出现了。古罗马机械师和建筑师维特鲁威首次描述了它的详细结构。古代的磨坊由三个主要部件相互连接成一个单一的装置：1）一个垂直轮形式的电机机构，叶片由水旋转； 2）第二垂直齿轮形式的传动机构或传动装置；第二个齿轮转动第三个水平齿轮 - 小齿轮； 3) 上磨石和下磨石形式的致动器，上磨石安装在垂直齿轮轴上，借助该齿轮轴使其运动。谷物从顶部磨石上的漏斗形桶中倒出。

锥齿轮

带斜齿的圆柱齿轮。锯齿状的锯齿状尺子

水磨坊的创建被认为是技术史上的一个重要里程碑。它成为第一台投入生产使用的机器，是古代力学达到的一种巅峰，也是文艺复兴力学技术探索的起点。她的发明是迈向机器生产的第一步。

作者：Ryzhov K.V.

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