WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 |   ...   | 12 | 13 || 15 | 16 |   ...   | 32 |

Зарождение и развитие теплоэнергетики Социальный заказ на универсальный паровой двигатель предопределили как состояние и потребности производства, так и развитие науки и всплеск изобретательской мысли во второй половине XVIII в. Первым поставил задачу об универсальном двигателе в форме всеобщего перехода от гидроэнергетики к теплоэнергетике как задачу государственного значения и масштаба русский теплотехник Иван Иванович Ползунов. Он первый спроектировал в 1763 г. двухцилиндровую паровую машину непрерывного действия, которая могла обеспечить непосредственный привод большинства существующих в то время машин-орудий.

Однако Ползунов своим изобретением намного опередил время. На Алтае, богатом гидроресурсами, его еще не вполне совершенное детище не могло в то время успешно конкурировать с уникальными гидроустановками Фролова. А преждевременная смерть изобретателя не позволила ему довести начатое дело до конца. Запущенная в 1766 г., уже после его смерти, в упрощенном варианте (только для привода воздуходувных мехов) машина из-за поломок была остановлена и вскоре вообще ликвидирована «за ненадобностью».

Вторая стадия создания универсальной паровой машины непосредственно связана с промышленным переворотом в Англии и главную рель в этом сыграл английский изобретатель Д. Уатт. Он оказался в нужнее время в нужном месте и потому был востребован. Он начал с того, что в 1769 г. получил патент на одноцилиндровую паровую машину простого действия, в которой рабочий ход осуществлялся под давлением пара, отводимого в конденсатор. Но эта машина не была универсальной, она выполняла узкие функции насоса для откачки воды.

Успех пришел к Уатту в 1774-84 гг., когда он создал свою знаменитую паровую машину с цилиндром двойного действия и запатентовал с целым рядом важных усовершенствований. К ним относятся прежде всего центробежный регулятор и механизмы преобразования поступательного движения штока во вращательное движение вала. Обеспечив Уатту приоритет в изобретении универсального теплового двигателя, его машина сыграла большую роль в переходе к машинному производству.

Изобретение паровой машины означало наступление второго этапа промышленной революции, первый, как известно, начался с создания и применения машин в текстильном производстве. Развитие машинного производства на теплоэнергетической базе вызвало существенное расширение производства, с другой стороны, эта база сама нуждалась в совершенствовании техники, технологии и организации производства.

Дальнейшее совершенствование машины Уатта состояло в наращивании давле-ния, которое в первых его образцах лишь незначительно превышало атмосферное. В 1800 г. американский изобретатель О. Эванс построил паросиловую установку с повышенным начальным давлением, обосновав повышение давления до 8-10 атм. Двумя годами позже английский изобретатель Ричард Тревитик совместно с Вивьеном получил патент на усовершенствованную паровую машину, в которой давление уже превышало атм.

В 1804 г. соотечественник Тревитика инженер А. Вульф запатентовал машину повышенного давления в 3-4 атм. Используя расширение пара последовательно в двух цилиндрах, он добился повышения коэффициента полезного действия (КПД) более чем в 3 раза. Д. Перкинсом в 1822 г. в США и Э. Альбаном в 1828 г. в Германии были проведены опыты по созданию паросиловых установок, работающих при давлении 45-50 атм., но они опередили уровень техники того времени и не имели практического осуществления. После экспериментов, проведенных в 1850-х гг. Г.А. Гирном во Франции, нача лось применение перегретого пара в паросиловых установках, обеспечивающее существенное повышение их КПД.

До конца рассматриваемого периода паровая машина двойного действия Уатта, продолжая оставаться основным двигателем силовой установки подвергалась непрерывному совершенствованию с целью повышения его мощности и экономичности. Усовершенствовались котел, непосредственно паровой двигатель, а также передаточный механизм; повышалось начальное давление пара, применялись перегрев пара и его многократное расширение, наращивались скоростные характеристики. От ба-лансирного механизма, характерного для первых машин Уатта, перешли к кривошипно-шатунному, от золотникового парораспределения — к клапанному.

Успеху становления парового двигателя способствовало развитие к становление теплотехники как науки и особенно труды Ж.Б. Фурье и H.JLC.

Карно, Первый установил общие законы теплопроводности (1822), применив специальные математические методы (ряды и интеграл Фурье), второй сформулировал второй закон термодинамики и ввел (1824) свой знаменитый «цикл Карно», обеспечив практику мощным средством совершенствования тепловых двигателей.

К концу рассматриваемого периода мощность паросиловых установок стала достигать 1000 л.с. и более и под них стали отводить специальные здания для размещения котельной и машинного отделения. От паровых двигателей с помощью трансмиссионного вала и шкивно-ременных передач приводились в действие самые разнообразные производственные машины.

Кроме стационарных с 1830-х гг. стали широко использоваться, особенно в сельском хозяйстве, передвижные несамоходные паросиловые установки — локомобили (фр. lokomobile, от лат. lokus — место, mobilis — подвижный), в которых котел и паросиловая установка были объединены в один агрегат. Локомобиль был изобретен американским инженером О. Эванеом в 1805 г. и просуществовал в некоторых отраслях до середины XX в.

Зарождение и развитие электротехники Первые шаги в исследовании электричества вплоть до конца XVIII в.

были связаны с электростатикой.

Начало было положено французским физиком 1IL Кулоном, открывшим в 1785 г. закон электростатики, названный его именем, и исследовавшим взаимодействие зарядов с помощью им же изобретенных (1784) крутильных весов. В 1791 г. вышла работа итальянского физиолога Л. Гальвани «О животном электричестве», где впервые стало фигурировать понятие разности потенциалов. От фамилии Гальвани произошли множество терминов в электротехнике: гальванометр, гальванотехника, гальванопластика и т. п.

Большое значение имело создание в 1800 г„ итальянским физиком А.

Вольта первого химического источника тока под названием «вольтов столб».

С его помощью русский электротехник В.В. Петров в 1802 г. открыл электрическую дугу и указал на возможность ее практического использования.

Он же первый наблюдал плазму — явление электрического разряда в вакууме, исследовал химическое действие тока, электрические явления в газах, электропроводность и люминесценцию. В 1807—09 гг. английский ученый, основатель электрохимии Г. Дэви также исследовал электрическую дугу и с помощью электролиза получил целый ряд химических элементов.

Уже на этом уровне электричество нашло применение в военном деле. В 1812 г. русский ученый П.Л. Шиллинг провел успешные опыты по электрическому подрыву мин.

В 1821 г. немецкий физик Т. Зеебек открыл явление возникновения термоэдс в замкнутой электрической цепи, составленной из последовательно соединенных разнородных проводников тока, спаи которых находятся при разных температурах. «Эффект Зеебека» впоследствии стал использоваться в термоэлементах, применяющихся в измерительной и холодильной технике, термогенераторах и т. п.

Период 1830-70 гг. выделяется как время зарождения и развития электротехники, появления электрических машин постоянного тока и заложения основ электромеханики. Начало электротехнике положил английский физик М. Фарадей, открывший (1831) явление электромагнитной индукции, пара- и диамагнетизм, а также законы электролиза (1833-34). Д. Максвелл, развивая в 1860-70 гг, идеи Фарадея, создал теорию электромагнитного поля, предсказал существование электромагнитных волн, разработал электромагнитную теорию света и установил статистическое распределение, названное его именем.

В первой половине XIX в. наибольшее распространение в качестве источников постоянного тока получили гальванические элементы различных систем и аккумуляторы, в которых химическая энергия превращалась в электрическую. Первоначально их практическое использование ограничивалось телеграфной связью, гальванопластикой и электровзрывателями для подрывных работ. Поэтому такие источники тока скоро перестали удовлетворять непрерывно растущее производство.

Параллельно с усовершенствованием источников тока шла разработка конструкций электродвигателей — машин для превращения электрической энергии в механическую. Открытие Фарадея подсказало новый способ получения электрического тока посредством магнитоэлектрического генератора.

На этих проблемах и сосредоточились усилия ученых и изобретателей в области электротехники.

В 1834 г. русский ученый B.C. Якоби первый изобрел электродвигатель и через четыре года опробовал его для привода судна. Одновременно Якоби создал гальванопластику, совместно с Э.Х. Ленцем исследовал электромаг ниты и установил обратимость электромагнитного цикла. Последнее открытие и позволило создать практически пригодный электродвигатель, так как первые его образцы в принципе преобразования прямолинейно-возвратного движения во вращательное полностью копировали паровую машину.

В 1854 г. датчанин Хиорт создал генератор с самовозбуждением, а в 1869 г. бельгиец 3. Грамм разработал во Франции первый практически пригодный генератор постоянного тока с кольцевым якорем и основал промышленное производство электрических машин.

Но в отличие от теплоэнергетики, прочно занявшей свое место в сфере производства, электроэнергетика делала в этом направлении лишь первые шаги. Предпосылками широкого применения этого нового вида энергии явились создание динамо-машины на основе самовозбуждения, надежного электродвигателя и освоение способов передачи сильных токов по проводам.

К рассматриваемому периоду относится зарождение-гальванотехники — области прикладной электрохимии, включающей гальваностегию (от гальвано и греч. stego — покрываю) и гальванопластику ( от гальвано и греч.

plastike — ваяние). Средства гальванотехники позволяли, используя электролитическое осаждение металлов на поверхность металлических и неметаллических изделий, изготовлять точные клише для изготовления денежных знаков и ценных бумаг, статуи и барельефы (для Зимнего дворца, Эрмитажа, Исаакиевского собора и др.)- Основы гальванотехники в конце 1830-х гг. были заложены Яко-би, имели большое практическое значение и заслужили всемирное признание.

Расширение номенклатуры металлообрабатывающего оборудования и его совершенствование. Резкое расширение применения машин, увеличение их мощности и быстроходности, а также различных механизмов, изготовляемых все в большей мере из металла, требовало соответствующего развития машиностроения и металлообработки. И в первую очередь нужны были станки - машины, создающие машины.

Чрезвычайно плодотворной в этом направлении была деятельность известного английского механика и промышленника Г. Модесли (Модслея), который изобрел и запатентовал самоходный крестовый суппорт. В 1797 г.

он создал токарно-винтореоный станок на чугунной станине с самоходным суппортом и сменными шестернями, являющийся наиболее близким прототипом современного. В это же время он изобрел дыропробивной пресс для пробивки отверстий в листах котельного железа и сконструировал микролитический штангенциркуль. Все эти нововведения, и изобретения позволили ему в 1812 г. первому организовать массовое, механизированное производство винтов и гаек на своем машиностроительном заводе.

Потребность в расточке цилиндров паровых машин, насосов, воздуходувок и других механизмов потребовала создания необходимого станка. Таким стал горизонтально-расточной станок, созданный английским изобрета телем Д. Вилкинсоном в 1775 г., который усовершенствовал существовавшие до него менее совершенные устройства для расточки. Так, десятью годами раньше И.И. Ползунов производил расточку цилиндра своей паровой машины на им же специально изготовленном для этого станке. Позже, в 1769 г., аналогичные операции на станке собственной конструкции осуществлял англичанин Д.Смитон, кому некоторые отдают приоритет в изобретении горизонтально-расточного станка.

Продолжает расширяться номенклатура и увеличиваться парк металлообрабатывающего оборудования. Кроме сверлильных, токарных и расточных начинают появляться станки и для других видов обработки. В 1817 г. Р. Роберте создал один из первых строгальных станков для обработки деталей с плоскими поверхностями. А годом позже американский изобретатель Э.

Уитни сконструировал первые фрезерный станок и разработал для него специальный многорезцовый инструмент — фрезу. Уитни и его соотечественник С. Норт, занимавшиеся изготовлением мушкетов для американской армии (1798-1812), заложили также основы стандартизации и взаимозаменяемости в оружейном производстве. Это позволило в дальнейшем осуществлять специализацию и широкое кооперирование производства.

Позднее, в 1829 г. Д. Несмит разработал свою конструкцию фрезерного станка, а в 1836 г. и более совершенную конструкцию поперечнострогального станка, получившего широкое распространение. Но наибольшую известность Несмиту принесло изобретение им в 1839 г. парового молота, конструкцию которого он сам же усовершенствовал в 1856 г, и который получил большое распространение во многих странах.

В 1839 г. швейцарский изобретатель И.Г. Бодмер получил патент на карусельный станок, представляющий токарный с вертикальной осью для обработки крупных деталей небольшой длины. Как и продольно-строгальный станок он стал незаменимым в тяжелом машиностроении.

Наступила эра автоматических станков, первым из которых был токарный автомат, запатентованный английским инженером и предпринимателем Д. Витвортом в 1835 г. Он же предложил конструкцию «резьбы Витворта», получившую широкое распространение и просуществовавшую многие десятилетия, благодаря разработанной им же системе ее стандартизации. Созданная Витвортом точная измерительная машина и система калибров для измерения деталей в массовом производстве, способствовала широкому внедрению стандартизации.

В период 1810-18 гг. механик Тульского оружейного завода (ТОЗ) П.Д.

Захава создал целый ряд станков для обработки ружейных стволов, отличающихся высокой степенью механизации, применением стружколомов и сма-зочно-охлаждающей жидкости для интенсификации процесса резания.

Среди них были станки для наружной обточки, сверления, отрезки, нарезки, обработки казенной части, протягивания и др. Следует отметить также выда ющиеся успехи ТОЗа в области взаимозаменяемости ружейных деталей, которая благодаря прекрасно налаженному калибровому хозяйству начала применяться на 36 лет раньше, чем была создана Уитни в США.

Pages:     | 1 |   ...   | 12 | 13 || 15 | 16 |   ...   | 32 |



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.