蒸汽锤。发明和生产的历史

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蒸汽锤。发明和生产的历史

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蒸汽锤统治了机械工程 90 年，是当时最重要的机器之一。就其对工业革命的意义而言，它的创造和投入生产只能与亨利莫兹利在 XNUMX 世纪之交引入机械化车床支架相提并论。

内史密斯蒸汽锤

锤子在生产链中占据的重要位置，是由于锻造在生产铁制品的整个工艺过程中的重要性。如前所述，锻造的起源与铁还原的原料方法有关。从高炉中提取的软铁裂纹具有疏松的多孔结构。她的毛孔里充满了炉渣。为了获得用于制造工具的优质钢铁，必须去除熔渣并焊接气孔。这正是锻造所达到的。

只有通过将金属加热到焊接热才能锻造金属：锤子施加的打击必须尽可能强大，以便在分层的地方真正发生焊接并且不会形成空隙。此外，强烈的打击将剩余的铁水渣挤出，这也提高了铁的质量。那时，只有锻造良好的金属才适合生产工具和武器，而且在许多世纪里，它们也完全是通过锻造制造的。后来，在十八至十九世纪，机器零件也被锻造了。

在古代，所有的铁匠工作都是由铁匠自己完成的。以后有分工——铁匠继续做最合格的工作，重的、技术含量低的部分由他领导的锤子工来做。铁匠用1-2公斤的锤子工作，锤子用大锤工作，大锤的重量达到12公斤。大锤安装在由坚硬、有弹性、不易碎裂的木头制成的长柄上。长柄可以用双手握住大锤，并以圆周运动“摆动”地敲打。

铁匠和锤子之间的分工开辟了将后者产生的沉重单调的打击机械化并将其工作转移到机械装置上的可能性。

在中世纪，发明了一种由水轮驱动的凸轮锤。第一批这样的锤子早在 1784 世纪就出现了，它们的广泛使用可以追溯到 XNUMX 世纪。 XNUMX世纪末，由蒸汽机驱动的锤子开始使用。 XNUMX 年，詹姆斯·瓦特获得了发明这种锤子的专利。

蒸汽锤
瓦特蒸汽机的凸轮锤驱动

将锤子连接到机器一开始并没有改变它自己的设计。在瓦特发现之前四百年，它是由水轮驱动的同样的尾巴，凸轮锤。而且，在里面可以很容易地看到它古老的手工原型。蒸汽时代并没有改变它的形状或工作原理，它只是增加了它的尺寸和重量。但这种情况并没有持续多久。

在接下来的几十年里，机械工程、铁路建设以及主要是巨型远洋轮船的建造的发展需要对前所未有的尺寸零件进行加工。蒸汽机的桨轮、曲柄和其他部件的轴经常达到巨大的尺寸。为了制造它们，开始制造巨型机器，包括强大的蒸汽锤。然而，存在许多缺点的凸轮锤的设计不允许锻造高质量的特别大的工件。

锤击的强度直接取决于其落下的高度。同时，随着工件尺寸的增加，撞针和砧座之间的自由空间减小，因此冲击力减弱。这是一个很大的不便，因为在加工大型和大型零件时，冲击力最弱，反之亦然 - 当加工厚度不明显的零件时，锤子以最大的力量作用，这与生产需要完全相反.

结果，在锻造完成之前，大块零件有时间冷却。它必须在锤子下一次又一次地加热。这花费了很多时间和精力，但锻造的质量仍有很多不足之处。此外，由于锤子的运动不是直线运动，而是弧形运动，因此锤子表面和砧座之间永远不可能达到严格的平行度（除非锤子用于锻造零件厚度相同）。

这就是 40 年代初的情况，当时 Nesmith 蒸汽锤出现，建立在完全不同的原理上。它立即变得普遍，因为它满足了最紧迫的生产需求。由以下情况给出了这一非凡发明的原因。内史密斯工厂不断为其提供金属切割机的大西部公司收到了建造一艘巨型轮船“大不列颠”号的订单。蒸笼必须有一个直径约为 750 毫米的巨型曲轴。事实证明，在当时存在的锤子的帮助下，完全不可能锻造出这样的轴。

了解了公司的困难后，内史密斯开始思考如何进行如此巨大的锻造。起初，他打算改进旧的锤子，但后来他意识到有必要完全放弃以前的方案，创造一种新的设备，将蒸汽机和鼓手连接成一个单一的机构。

以前所有锤子的主要缺点之一是从蒸汽机到锤子冲击部分的运动传递极不合理。活塞在机器气缸内的往复运动首先转化为凸轮轴的旋转运动。然后有必要将轴的旋转运动转换为锤本身的往复运动。 “这场运动的复杂转型有什么好处吗？绝对没有，”内史密斯后来写道，“相反，这只会导致许多重要的缺点——首先，失去了权力。” 意识到旧设计的缺点，内史密斯创造了一种带有自由落体工作部件的新机器，该机器被剥夺了它们。他的锤子的主要部件是一个气缸、一个活塞和一个支撑它们的框架。

汽缸C定位成使得活塞杆向砧K突出。汽缸C由形成框架的两个支柱O支撑。 “巴巴”B 在凹槽中的这些齿条之间移动并携带撞针，撞针是可互换的，具体取决于所完成工作的性质。来自锅炉的蒸汽通过管道 P 进入阀芯移动的腔室。当阀芯处于较低位置时，蒸汽进入活塞下方并将其抬起，还有阀杆、“女人”和撞针。如果手柄朝另一个方向转动，则阀芯会阻止活塞下方的蒸汽流动，并通过主管将其打开到大气中。然后下落的零件在自身重量的影响下，以尾部凸轮锤完全无法达到的力撞击工件。通过减少蒸汽释放的开口来调节蒸汽压力。通过这种方式，可以使锤子下落得更慢或更快，从而产生或多或少的强力打击。通过完全关闭蒸汽出口，可以在任何时候立即停止锤子。

内史密斯蒸汽锤装置

这样一个插曲说，新锤子在管理方面是多么顺从。 1843 年，海军大臣来到内史密斯的工厂检查他的发明。内史密斯亲自驾驶这台机器，这台机器有2吨的坠落部件，为了让领主吃惊，他准备了一些类似诡计的东西。将一个装有生鸡蛋的水晶玻璃放在砧板上。启动汽车，内史密斯在没有损坏眼镜的情况下打破了鸡蛋的外壳。

新机器的商业成功超出了所有人的预期。锤子在机器制造商中引起轰动。为了熟悉它的设备，工程师和机械师来自全国各地。收到了许多订单，蒸汽锤开始了它的胜利进军，首先在英国，然后在全球范围内。（首批订单之一来自俄罗斯。）这项发明使内史密斯在世界范围内享有盛誉，并成为领先的机器制造商之一。

即使在他有生之年，即 1861 世纪下半叶，蒸汽锤也达到了巨大的比例。因此，50 年，Fritz 锤子在克虏伯工厂制造。他的“女人”重达XNUMX吨。

作者：Ryzhov K.V.

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