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技术历史、技术、我们身边的事物
纺纱机。 发明和生产的历史
XNUMX 世纪和 XNUMX 世纪以前所未有的技术热潮为标志。 在一百五十年的历程中，做出了许多辉煌的发明，创造了新型发动机，掌握了新的通讯和交通工具，发明了各种各样的机床和机器。 在大多数生产部门，手工劳动几乎完全被机器劳动所取代。 加工速度、质量和劳动生产率提高了几十倍。 欧洲发达国家出现了成千上万的大型工业企业，形成了新的社会阶级——资产阶级和无产阶级。
工业崛起伴随着重大的社会变革。 结果，到 XNUMX 世纪末，欧洲乃至整个世界都变得面目全非。 人们的生活已经完全不像 XNUMX 世纪初的生活了。 也许历史上第一次，技术革命如此明显地影响了人类生活的方方面面。 与此同时，这场伟大的机器革命的开始与自动纺纱机的创造有关——这是第一台在生产中广泛使用的机器。 可以说，纺纱机是后来所有机床和机构的雏形，因此它的发明，其意义远远超出了纺织和纺纱的狭隘框架。 从某种意义上说，她的出现象征着现代世界的诞生。
上面描述的纺纱形式——在手纺锭子和纺车的帮助下——已经存在了几千年，并且在此期间一直是一项相当复杂和耗时的任务。 纺纱工的手在做拉、捻、绕线的单调动作时，很快就累了，劳动生产率低。 因此，随着手纺轮的发明，纺纱的发展迈出了重要的一步，手纺轮最早出现在古罗马。 在这个简单的装置中，轮子a在其旋转过程中，在环形绳索的帮助下旋转了一个较小尺寸d的轮子，在该轮子的轴线上放置了一个心轴b。 在手持纺车上纺纱的过程如下：右手借助手柄转动大轮a，而左手从一束纤维中拉出一根线来引导纱线。倾斜于锭子（然后它扭曲和扭曲）或在一条直线下。角度（然后它本身，准备好，缠绕在锭子上）。
纺纱史上的下一个重大事件是自纺轮的出现（大约 1530 年），其发明者被称为不伦瑞克的石匠 Jurgens。 他的纺车由腿带动，解放了工人的双手去工作。 自旋轮上的工作如下。 主轴1与飞轮2紧密连接，并从下大轮4接收运动。后者与固定安装在主轴上的块连接。 线圈 3 的一端固定了一个较小直径的块，自由地放在心轴上。 两个块都由同一个轮子 4 驱动，但是连接到较大块的心轴和飞轮比连接到较小块的线轴旋转得更慢。 由于线圈转速较快，线就绕在上面，绕线的速度等于锭子和线圈的速度之差。 纺纱工用手将纤维从螺纹中拉出，并用手指将它们扭成部分。 进入飞片之前的螺纹沿着主轴的轴线移动。 同时，它旋转，也就是扭曲，并做了与主轴完全相同的转数。 穿过飞翼 2 后，线改变方向并进入已经与主轴轴线成直角的线轴。 因此，与传统的纺车相比，自纺轮可以同时拉、捻和绕线。
从纺纱过程开始，这里的两个操作已经机械化：捻线并将其缠绕在卷轴上，但从螺纹中拉出纤维并进行部分加捻是手动进行的。 这大大减慢了整个工作。 与此同时，在 XNUMX 世纪上半叶，改进的凯织机发明了，这使得显着提高编织速度成为可能。 在新织机上，灵活的织工能够织出与六名经验丰富的纺纱工一样多的纱线。 结果，纺纱和织布之间出现了不成比例的现象。 织工开始感到纱线短缺，因为纺纱厂没有时间准备适量的纱线。 纱线不仅变得非常昂贵，而且往往根本无法以任何价格买到。 市场需要越来越多的面料。 几代机械师对如何改进纺车感到困惑。 在 XNUMX 世纪和 XNUMX 世纪上半叶，为了提高效率，曾多次尝试为自纺轮配备两个主轴。 但是在这样的纺车上工作太辛苦了，所以这个想法没有传播开来。 很明显，只有当拉伸纤维的操作完全机械化时，才能同时在多个锭子上纺纱。 这项艰巨的任务部分被英国机械师约翰怀特解决了，他在 1735 年发明了一种特殊的排气装置。 根据马克思的说法，正是机器的这一部分决定了工业革命的开始。 由于缺乏资金，怀特将其非凡发明的权利卖给了企业家刘易斯·保罗，后者于 1738 年为其申请了专利。 在 Paul 和 White 的机器中，人类的手指首先被一对以不同速度旋转的“拉”辊代替。 一个滚轮具有光滑的表面，而另一个滚轮粗糙，具有波纹表面或用丝束装饰。 然而，在进入机器的滚筒之前，棉纤维必须经过预处理——它们必须相互平行放置并拉出。 （这被称为“梳理”棉花或梳理。）
保罗和怀特试图将这一过程机械化，并创造了一种特殊的梳理机。 其操作原理如下。 圆柱体在其整个表面上配备有钩子，在凹槽中旋转，该凹槽在其内侧配备有齿。 棉纤维在锡林和槽之间通过并由此进行精梳。
之后，细丝带形式的纱线被送入纺纱机，在这里它首先在牵伸罗拉中被牵伸，然后进入比罗拉旋转得更快的锭子，并捻成线。 第一个这样的纺车是由保罗在 1741 年建造的。 这是历史上第一台纺纱机。 保罗和怀特改进了他们的机器，开始将纱线穿过几个罗拉。 他们以不同的速度旋转，将其拉成更细的线。 从最后一对罗拉开始，线进入锭子。 1742 年，怀特制造了一台机器，它可以同时用 50 个锭子旋转，由两只驴子驱动。 随后的事件表明，他发明的牵伸辊是一项非常成功的创新。 但总的来说，他的车并没有被广泛使用。 对于一个孤独的工匠来说，这太昂贵和麻烦了。 在随后的几年里，纱线严重短缺的现象继续存在。 这个问题只有在哈格里夫斯纺纱机发明后才部分解决。 哈格里夫斯是一名织布工。 他的妻子给他织纱，一天织出来的纱对他来说还不够。 因此，他想了很多关于如何加速纺纱工的工作。 机会来帮助他。 一天，哈格里夫斯的女儿珍妮不小心撞倒了一个纺车，但她的纺车继续旋转，纺锤继续纺纱，尽管它是垂直而不是水平的。 哈格里夫斯立即利用了这一观察结果，并于 1764 年制造了一台带有八个垂直主轴和一个轮子的机器。 他以女儿的名字为这辆车命名为“珍妮”。 她既没有给她的创造者带来金钱，也没有带来快乐。 相反，哈格里夫斯的发明在纺纱厂中引起了轩然大波——他们预见到机器会让他们失业。 一天，一群兴奋的人闯入哈格里夫斯的房子，毁坏了汽车。 发明者本人和他的妻子几乎没有逃脱报复。 但这当然无法阻止机器纺纱的普及——仅仅几年后，“珍妮”就被成千上万的工匠使用。
像怀特的机器一样，“珍妮”需要对棉纤维进行预处理。 线的修整是用精梳棉带在这里进行的。 带有粗纱的芯棒被放置在一个倾斜的框架上（斜面有助于粗纱的缠绕）。 哈格里夫斯没有使用怀特的牵伸辊，而是使用了一种由两块木头组成的特殊压机。 来自芯子的粗纱线通过牵伸机并连接到锭子上。 缠绕成品线的锭子位于机器左侧的固定框架上。 在每个锭子的底部有一个块，围绕该块有一根驱动绳套在滚筒上。 这个鼓位于所有块和主轴的前面，由一个用手旋转的大轮子驱动。 因此，大轮子转动了所有的主轴。 纺纱工用一只手移动拉丝机的托架，另一只手转动使锭子运转的轮子。 机器的操作包括以下过程：压力机关闭并从主轴收回 - 结果，螺纹被拉出。 与此同时，纺纱机转动轮子，使锭子运转，它们捻线。 在撤出结束时，马车停止，锭子继续旋转，进行额外的扭曲。 之后，车厢被送回锭子，所有的线都用一根特殊的线稍微弯曲，这样它们就进入了卷绕位置。 在带有开放式压力机的托架的返回行程中，由于主轴的旋转，螺纹缠绕在主轴上。 Hargreaves 拉压机基本上取代了工人的手。 整个工作基本上被简化为三个动作：驱动轮的转动，车厢的来回直线运动，以及线材的弯曲。 换句话说，人只扮演了一种驱动力的角色，因此将来有可能用其他更持久和更强大的能源来代替工人。 哈格里夫斯的发明的显着意义在于它使一名工人可以维护多个锭子。 他的第一台机器只有八个锭子。 然后他将他们的数量增加到 16 个。但即使在哈格里夫斯的一生中，“珍妮”机器也出现了 80 个锭子。 这些机器不再由工人提供动力，它们开始连接到水力发动机。 由于设计简单、成本低，以及使用手动驱动器的能力，“珍妮”已经普及。 到90世纪20年代，英国已经有超过XNUMX万个“珍妮”纺车。 他们中的大多数属于单一织布工。 他们中最小的一个做六八个工人的工作。 这是历史上第一台批量生产的机器。 哈格里夫斯机器在一定程度上帮助克服了纺纱饥荒，并为英格兰的产量大幅增长做出了贡献，但这仍然不是所需要的。 “珍妮”排气装置被证明是不完美的。 由于拉伸不足，纱线变得很细，但很弱。 为了增强织物的强度，织布工不得不在纱线中添加亚麻线。 Arkwright 很快就创造了一台更成功的机器。 这是怀特的排气装置与尤尔根斯自旋轮的扭转和缠绕装置的结合。 Arkwright 的职业是英国博尔顿的理发师。 他的大多数客户都是小型纺纱厂和织布工。 一天，阿克赖特亲眼目睹织工谈论亚麻布是用亚麻线和棉线交织而成的，因为哈格里夫斯机器无法供应太多纱线，而且它的线没有足够的强度。 此后不久，阿克赖特给自己弄了一台珍妮机器，研究了它，并确信他可以制造出另一台旋转得更快、更精细的机器。 他开始做生意，事实上，他设法制造了一个完全自动执行所有流程的纺车。 纺纱厂只需确保将足够的材料送入机器并连接断线。
Arkwright 机器上的工作如下：驱动轮转动带有飞轮的主轴。 粗纱由棉花预先制成，被放置在棒子上，棒子被放置在织机顶部的水平轴上。 棉纤维粗纱带进入位于芯子前面的牵伸罗拉。 在每一对中，下部滚筒是木制的，波纹状的，上部是皮革覆盖的。 随后的每一对滚轮都比前一对滚轮旋转得更快。 上辊通过重量压在下辊上。 细长的线从最后一对罗拉出来，穿过传单的钩子，绕在锭子上。 为了从传单上获得位于锭子上的线圈的滞后，通过一根穿过每个线圈底部滑轮凹槽的绳索使线圈有些延迟。 结果，获得了如此强度的线，从现在开始，可以用纯棉制作织物，而无需任何亚麻混合物。 在所描述的机器中，完全实现了工作连续性的原理，因此被称为水机。 事实证明，阿克赖特不仅是一位成功的发明家，而且还是一位聪明的商人。 在一个有两个商人的社区里，他建造了自己的纺纱厂，并于 1771 年在克罗姆福德开设了第二家工厂，所有的机器都由水车驱动。 不久，工厂发展成为大型企业。 1779 年，它拥有数千锭，雇佣了 300 名工人。 Arkwright 并没有就此止步，而是在英格兰的不同地区又建立了几家工厂。 1782年，他已经雇佣了5000名工人，他的资本估计为200万英镑。 Arkwright 继续致力于开发能够使整个纱线加工过程机械化的新机器。 1775 年，他同时获得了多项辅助机构的专利。 主要有：梳棉机、活动梳子、粗纱机和喂入装置。 梳理机由三个滚筒组成，用于梳理棉花。 （这是对 White 机器的改进。）可移动梳子被用作梳理机的补充 - 它用于从滚筒中取出梳理过的棉花。 粗纱机将精梳棉花变成圆柱形粗纱，准备在纺纱机上加工。 进料器是一个可移动的网，将棉花输送到梳理机进行加工。 在随后的几年里，Arkwright 的名声因窃取他人发明的指控而黯然失色。 许多诉讼表明，他申请专利的所有机器实际上并不是他发明的。 原来，旋转水机是钟表匠约翰·凯发明的，卡片机是丹尼尔·伯恩发明的，动力装置是约翰·利斯发明的。 1785 年，Arkwright 的所有专利都被取消，但此时他已经成为英国最富有的制造商之一。 1772 年，机械师伍德发明了一台机器，其中排气装置固定，而主轴移动，即发生的过程与哈格里夫斯机器中发生的过程相反。 在这里，作为劳动对象的胶带占据了被动地位，而主轴（工作工具）则在很大程度上被激活。 拉深机保持静止，关闭和打开，主轴不仅旋转，而且移动。
创造万能纺纱机的最后一点是织布工塞缪尔·克朗普顿提出的，他创造了所谓的骡子。 它结合了“珍妮”和阿克莱特水机的原理。
Crompton 没有使用 Hargreaves 压机，而是使用了牵引辊。 此外，还引入了可以前后移动的马车。 主轴被放置在托架上。 当带有锭子的滑架从滚子上移开时，锭子拉得更多，并扭动了线。 当滑架接近滚子时，线会扭曲并缠绕在主轴上。 水机生产强而粗的纱线，珍妮生产细而弱的纱线，而克朗普顿的骡子生产强而细的纱线。 作者：Ryzhov K.V.
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