Прокатный стан. История техники и изобретений
Идея заменить трудоёмкую ковку прокатом металла возникла в начале XVI в., и тогда же появились первые прокатные станы, придающие металлу форму обжатием его между вращающимися вальками. Мощности водяных колёс, приводивших в движение прокатные станы, хватало только на обработку мягких металлов — олова, свинца, меди. Появление парового двигателя позволило прокатывать твёрдую сталь. Развитие железных дорог повысило спрос на прокатную продукцию — стальные рельсы. Первый стан, прокатывавший стальные рельсы, заработал в 1828 г. в английском Бедлингтоне.
1. Украшения из золотой проволоки. Северная Европа. II — I тыс. до н. э. 2. Русская скань: золотой браслет XIII в. и серебряная пуговица XVI в.
Ювелирная мысль
Проволочные украшения в II тыс. до н. э. подтверждают, что уже тогда древние мастера помимо ковки — простейшего способа обработки металлов давлением — использовали волочение — протаскивание литых стержней мягких металлов через узкие отверстия 
В Византии и на Руси выкладывание узоров из проволоки — скань — было особенно популярно. Проволоку для скани часто плющили, и, возможно, ещё в XV в. для этого стали использовать плющильные вальцы. Позднее, сделав в вальцах ручьи — выемки разной ширины и формы, нашли новый способ волочения проволоки: ручей обжимал заготовку, придавая ей нужную толщину и профиль. Плющильные ювелирные вальцы могли стать прообразом листового прокатного стана (для прокатки плоских металлических листов), а вальцы для волочения проволоки подсказали идею формовочного прокатного стана (для прокатки балок разного профиля).
Прокатный стан Леонардо да Винчи: рисунок 1495 г. и современный макет.
Ручкой (1) вращался верхний валец (2), а через зубчатую передачу (3) из нескольких шестерёнок (для облегчения вращения) движение сообщалось и нижнему вальцу (4).
Скалки для металла
Ручной прокатный стан для получения тонких листов мягкого металла придумал Леонардо да Винчи в 1495 г. В XVI в. на таких станах с гладкими оббитыми железом вальцами, вращаемыми зубчатой, или червячной, передачей, стали прокатывать оловянные, свинцовые и медные полосы и листы для пивоваренных чанов, водосточных труб и желобов, бочарных ободов и других изделий. Вальцы, вращаемые водяным колесом, раскатывали эти мягкие металлы, как скалка тесто.
Осилить железо
В Швеции в 1707 г. прокатный стан с мощным гидравлическим двигателем прокатывал размягчённые в печи литые железные плиты 2 см толщиной, превращая их в тонкое листовое железо. В 1710-х гг. в Саксонии работали плющильные станы для прокатки полосового железа из литых прутков.
Вальцы станов выдавливали из железа оставшиеся шлаки, повышая качество металла в изделии. В 1719 г. саксонский опыт перенял немецкий инженер на русской службе Г.В. де Геннин и наладил подобное производство на уральских заводах, заменив хрупкий чугун в вальцах кованым железом.
Прокатный стан де Геннина на уральских заводах. Рисунок XVIII в. Размягчённую в печи заготовку — железный прут (1) — рабочий (2) вставлял меж железными вальцами стана. Вальцы сжимались винтами (3), сдавливая заготовку. Водяное колесо (4) вращало нижний валец (5), который посредством зубчатой передачи (6) передавал вращение верхнему вальцу (7). Прут прокатывался, равномерно уплощаясь и утончаясь, и другой рабочий (8) вытаскивал из вальцов ровную тонкую полосу железа.
Становление металлопроката
Становление металлопроката связано с самой быстроразвивающейся отраслью XIX в. — железнодорожным транспортом. В 1828 г. по заказу Дж. Стефенсона для железной дороги Ливерпуль-Манчестер на паровых формовочных прокатных станах Бедлингтонского завода начали прокатывать стальные рельсы.
Делать рельсы целиком из пудлинговой стали было слишком дорого, поэтому заготовкой рельсов стал пакет (набор) разных видов железа: на подошву рельса шло кованое железо, а грибовидный выступ, по которому катились паровозные колёса, делался из пудлинговой стали.
Превратить этот пакет в монолитное изделие строго стандартной формы можно было только прокатом. Пакет раскаляли и несколько раз прокатывали в стане профильными ручьями: с каждым прокатом форма заготовки становилась ближе к заданной. После последней прокатки в ручье чистового стана получался гладкий стандартный рельс. На прокатных станах изготавливались и стальные листы для паровозных корпусов и паровых котлов.
Развитие идеи
Г. Бессемер, в 1856 г. открывший дешёвый способ получения качественной стали — бессемеровский процесс, вытеснивший пудлингование, совершил революцию и в металлопрокате, в 1857 г. запатентовав литейно-прокатные станы.
Для бессемеровского стана не требовалась заготовка — выплавленная сталь сразу заливалась между прокатными вальцами, металл быстро застывал на вальцах, но, будучи совсем мягким, легко деформировался — так удавалось получить очень прочные стальные листы толщиной от 2 см до 1 мм.
Производство тонколистовой стали сразу произвело переворот в судостроении. К этому времени военный флот из парусного уже превратился в паровой. Но если парусному судну небольшая пробоина в борту не мешала продолжать бой, то пароход полностью обездвиживало любое повреждение паровой машины, а от снарядов двигатель защищала только деревянная обшивка борта. Обшивка из лёгкой и прочной листовой стали оказалась отличной бронёй для двигателя. Так появился новый класс кораблей — броненосцы. Вскоре и гражданские пароходы стали строить из металла.
Поделиться ссылкой
что изобрел и история создания ткацкого станка, когда его придумал
Не каждый человек знает, что конкретно изобрел Эдмунд Картрайт.
Этот великий английский ученый считается автором многих изделий. Исследователь придумал чесальную машину и технологию обработки волокнистых веществ паром. Также он создал паровое устройство, которое вместо испарений воды использовало пары алкоголя. Однако самым значимым изобретением ученого считается ткацкий станок, дополненный ножным приводом.
Содержание
Кто такой Эдмунд Картрайт?
Эдмунд Картрайт – это английский изобретатель и священнослужитель. Его самым значимым изобретением считается механический ткацкий станок. Он стал усовершенствованной версией ручного приспособления. После получения патента на свое изобретение ученый открыл фабрику по изготовлению тканей.
К другим достижениям новатора стоит отнести прибор для производства веревок и машинку для расчесывания шерсти.
Также важным изобретением считается паровой двигатель, который работает на основе спирта.
Биография
Эдмунд Картрайт родился 24 апреля 1743 года в Морнеме, расположенном в графстве Ноттингемшир. В 1766 году он окончил Оксфорд и стал магистром гуманитарных наук. В 19 лет юноша женился на Элизабет МакМак. Впоследствии Эдмунд стал служить священником. В 1779 году он занял должность ректора Гоудби Марвуда. Во время службы священником будущий ученый начал писать стихи. К тому же он получил степень DD в сфере медицины.
В 1784 году произошло судьбоносное знакомство Картрайта с английским бизнесменом Аркрайтом. С того момента он загорелся идеей усовершенствования ткацких станков. В 1785 году Картрайт запатентовал созданным им ткацкий станок. Он был оснащен ножным приводом. Ученый открыл в Донкастере ткацкую фабрику, на которой использовалось 20 станков.
В 1789 году ученый запатентовал машину для вычесывания шерсти. В 1792 году он придумал станок, который позволял вить канаты и веревки, а в 1797 году – сделал двигатель, функционирующий на спирте.
В 1807 году парламент Великобритании направил меморандум в правительство. В нем говорилось, что разработки Картрайта внесли значительный вклад в улучшение благосостояния государства. В 1809 году палата общин проголосовала за выплату ему вознаграждения размером 10 тысяч фунтов.
После этого ученый отошел от дел и поселился на маленькой ферме около городка Севенокс, который располагался в графстве Кент. Там он специализировался на улучшении техники для фермерских работ. Скончался Картрайт в Гастингсе. Это произошло в 1823 году.
Когда изобрел ткацкий станок
Картрайт изобрел ткацкий станок в 1784 году, а запатентовал его – в 1785. В 1789 году Картрайт создал другой станок. Он стал базой для работы остальных изобретателей и со временем привел к созданию автоматического устройства.
Чтобы ткацкий станок с механическим приводом был экономически эффективным, человеку требовалась возможность обслуживать одновременно несколько изделий или каждая машина должна была иметь более высокую продуктивность, чем одно устройство с ручным управлением.
Картрайт внес улучшения, включая положительное выпускное движение. Также он определил размер основы при работе устройства. В результате исследователь занялся изготовлением тканей в Донкастере и использовал для этого свои ткацкие станки. Во время работы ученый выявил множество недостатков.
Он постарался устранить минусы разными способами – при помощи кривошипа и эксцентрикового колеса для приведения планки в действие разными способами, путем улучшения механизма захвата, при помощи приспособления для остановки станка.
В 1792 году Картрайт получил последний патент на ткацкое оборудование. Ученый оснастил свой станок большим количеством коробок-челноков, которые позволяли плести чеки и поперечные полосы. Однако довести устройство до совершенства изобретателю не удалось. Его проблемы были решены лишь в 1803 году. Это сделал Уильям Рэдклифф и его помощник Томас Джонсон.
В 1793 году Эдмунд обанкротился, и его фабрика закрылась. Он продал 400 своих станков компании из Манчестера, но потерял остаток из-за пожара на фабрике.
После этого Картрайт переехал в Лондон и начал работу над другими изобретениями. Он придумал паровой двигатель и устройство для изготовления веревок. Также ученый помогал Роберту Фултону с пароходами и трудился над реализацией идей сцепления кирпичей.
Силовой станок Картрайта впоследствии усовершенствовали. Это сделали Уильям Хоррокс и Фрэнсис Кэбор Лоуэлл. С 1820 года ткацкий станок начал активно применяться. Когда он стал эффективным, произошло важное событие в истории – женщины заменили большую часть мужчин на текстильных фабриках.
Наследие
Разработки Картрайта сыграли важную роль в развитии текстильной промышленности. Ткачество стал заключительным этапом механизации производства. Это было связано со сложностью создания четкого взаимодействия шестеренок, рычагов и пружин, имитирующего координацию рук и глаз. Несмотря на целый ряд минусов, станок Картрайта позволял ускорять изготовление всех видов тканей.
Еще одним важным изобретением Картрайта стало создание гребнечесальной машины, которую он запатентовал в 1789 году.
Также ученый придумал кордельер, который представлял собой машину для изготовления веревок. Исследователь получил патент на это устройство в 1792 году. Также ученый сделал паровую машину, в которой вместо воды применялся спирт.
При этом Картрайт был не только изобретателем важных устройств, которые внесли весомый вклад в науку. В свое время он также считался уважаемым поэтом, который создал много интересных произведений.
Эдмунд Картрайт – великий британский ученый, который оказал значительное влияние на развитие текстильной промышленности. Самым важным достижением исследователя стало создание ткацкого станка, который позволил существенно упростить изготовление различных видов тканей. Также ученому удалось создать устройство для изготовления веревок и паровую машину, которая могла работать на основе спирта.
Память Вирджинии — этот день в истории Вирджинии
| Su | Mo | Tu | We | Th | Fr | Sa |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 2 | 3 | 4 | |||
| 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 |
| 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 |
| 19 | 20 | 21 | 23 | 24 | 25 | |
| 26 | 27 | 28 | 29 | 30 | 31 | |
| Вс | Пн | Вт | Ср | Чт | Пт | Сб |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 9 | ||||||
| 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
| 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 |
| 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 | 22 |
| 23 | 24 | 25 | 26 | 27 | 28 | 29 |
| 30 | ||||||
| Su | Mo | Tu | We | Th | Fr | Sa |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | |
| 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 |
| 14 | 15 | 1518 | 19 | 20 | ||
| 21 | 22 | 23 | 24 | 25 | 26 | 27 |
| 28 | 29 | 30 | 31 | |||
| SU | MO | TU | WE | FR | SA | ||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 2 | 1 | 2 | 0025 3 | |||||||||||
| 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | |||||||||
| 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | |||||||||
| 18 | 19 | 20 | 21 | 22 | 23 | 24 | |||||||||
| 25 | 26 | 27 | 28 | 29 | 30 | ||||||||||
| Su | Mo | Tu | We | Th | Fr | Sa |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | ||||||
| 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
| 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | |
| 16 | 17 | |||||
| 16 | 17 | |||||
| 16 | 17 | |||||
| 16 | 17 | 19 | 20 | 21 | 22 | |
| 23 | 24 | 25 | 26 | 27 | 28 | 29 |
| 30 | 31 | |||||
| SU | MO | TU | WE | TH | FR | SA | ||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 2 | 3 | 2 | 3 | 0025 4 | 5 | ||
| 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | ||
| 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | ||
| 20 | 21 | 22 | 23 | 24 | 25 | 26 | ||
| 27 | 28 | 29 | 30 | 31 | ||||
| Su | Mo | Tu | We | Th | Fr | Sa |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 2 | |||||
| 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |
| 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 |
| 17 | 002418 | 19 | 20 | 21 | 22 | 23 |
| 24 | 25 | 26 | 27 | 28 | 29 | 30 |
| Su | Mo | Tu | We | Th | Fr | Sa |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |
| 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 |
| 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 |
| 22 | 23 | 24 | 26 | 27 | 28 | |
| 29 | 30 | 31 | ||||
| Su | Mo | Tu | We | Th | Fr | Sa |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 2 | 3 | 4 | |||
| 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 |
| 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 |
| 19 | 20 | 21 | 22 | 23 | 24 | 25 |
| 26 | 27 | 28 | 29 | 30 | ||
| Su | Mo | Tu | We | Th | Fr | Sa |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 2 | |||||
| 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |
| 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 |
| 17 | 18 | 19 | 20 | 21 | 22 | 23 |
| 24 | 25 | 26 | 27 | 28 | 29 | 30 |
| 31 | ||||||
| Su | Mo | Tu | We | Th | Fr | Sa |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 2 | 3 | 4 | |||
| 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 |
| 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 |
| 19 | 20 | 21 | 22 | 23 | 24 | 25 |
| 26 | 27 | 28 | ||||
Нажмите на изображение для увеличения
8 марта 1881 г.
Дж. А. Бонсак запатентовал машину для скручивания сигарет
Джеймс Альберт Бонсак (1859–1924) изобрел машину для скручивания сигарет в ответ на конкурс, проведенный табачной фирмой Allen and Ginter в Ричмонде. Он подал заявку и получил патент № 238 640 на свое изобретение. В то время как компания Allen and Ginter отказалась от использования машины и продолжила более трудоемкую и дорогостоящую практику ручного скручивания сигарет, Бонсак создал компанию Bonsack Machine Company и продавал машины для скручивания другим табачным компаниям в Соединенных Штатах и за рубежом. Современная сигаретная промышленность ведет свое развитие от машины Бонсака.
Кто изобрел машину для скручивания сигарет
Изобретателем машины для скручивания сигарет был Джеймс Альберт Бонсак. Он родился в 1859 году и изобрел машину в 1880 году. До изобретения Бонсака все сигареты приходилось скручивать вручную. Это означало, что сигареты, которые уже были сделаны, считались предметом роскоши, но машина для скручивания сделала готовые сигареты более жизнеспособным коммерческим вариантом.
Поскольку спрос на готовые сигареты был очень высок, и даже лучшие скручиватели могли производить только четыре сигареты в минуту, компания предложила открытый приз в размере 75 000 долларов тому, кто сможет разработать жизнеспособную машину. Вместо этого Бонсак решил запатентовать свою машину.
На полной скорости первая скручивающая машина Bonsack могла производить 200 сигарет в минуту. Это полностью изменило сигаретную промышленность, и к 1888 году все сигаретные валики в этом районе были заменены машинами.
Бонсак продал свое изобретение Джеймсу Дьюку
Машина для скручивания сигарет была единственным известным изобретением и патентом Бонсака. В конце концов он продал свою машину Джеймсу Бьюкенену Дьюку. Дюк был владельцем American Tobacco Company, и к 1890 году сигареты Дьюка оказали влияние на мировой рынок, потому что он мог продавать сигареты по гораздо более низкой цене, чем его конкуренты, благодаря машине для скручивания.
К 1924 года, когда скончался Бонсак, почти каждый мог позволить себе купить сигареты, а поскольку они все еще считались предметом роскоши, большинство из них так и делали.
Были и другие замечательные изобретения, сделанные первой табачной промышленностью, даже если они не были созданы Bonsack или American Tobacco Company. Вот только беглый взгляд.
Машина Tie Boy
Раньше сигареты продавались в пакетах, а не в коробках. Эти мешки нужно было завязывать, и поэтому сигаретные компании нанимали мальчиков, которые могли сидеть на вершине оборудования, чтобы упаковывать каждый мешочек по мере его поступления. Машина Tie Boy могла автоматически завязывать завязки на табачных мешках, заменяя молодежь необходимостью выполнять эту работу, и изначально она была создана для компании Bull Durham Company Джоном Далтоном.
Усовершенствования машины Bonsack
Хотя машина Bonsack могла скручивать сотни сигарет в час, иногда она создавала неравномерные складки, что приводило к поломке машины.