工場。発明と生産の歴史

テクノロジーの歴史、テクノロジー、私たちの周りのオブジェクト
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工場。発明と生産の歴史

テクノロジーの歴史、テクノロジー、私たちの周りのオブジェクト

穀物を小麦粉に粉砕するための最初の道具は、石臼と乳棒でした。それらと比較していくつかの前進は、粉砕する代わりに穀物を粉砕する方法でした。人々はすぐに小麦粉を挽くことがはるかに良くなると確信するようになりました。

石臼と乳棒

しかし、それは非常に退屈な作業でもありました。大きな改善点は、おろし金を前後に動かすことから回転に移行したことです。乳棒は、平らな石皿の上を移動する平らな石に置き換えられました。穀物を挽く石から石臼への移行、つまり、ある石を回転させながら別の石を滑らせることは、すでに簡単でした。石臼の上石の真ん中にある穴に穀物を徐々に流し込み、上石と下石の間に落ちて粉にします。

ハンドミル

このハンドミルは、古代ギリシャとローマで最も広く使用されていました。そのデザインは非常にシンプルです。ミルの基礎は石で、真ん中が凸状になっていました。その上には鉄のピンがありました。 XNUMX番目の回転する石には、穴でつながったXNUMXつのベル型のくぼみがありました。外見は砂時計に似ていて、中は空でした。この石はベースに植えられました。穴には鉄条が差し込まれていました。ミルが回転すると、石の間に落ちた穀物が粉砕されました。小麦粉は下の石の付け根に集められました。そのようなミルは、現代のコーヒーグラインダーのような小さなものから、XNUMX 人の奴隷またはロバによって動かされる大きなものまで、さまざまなサイズでした。

ハンドミルの発明により、穀物を粉砕するプロセスは容易になりましたが、依然として骨の折れる困難な作業でした。人や動物の筋力を使わずに作動する史上初の機械が発明されたのは、製粉業であったことは偶然ではありません。これは水車です。しかし、最初に、古代の巨匠は水上エンジンを発明しなければなりませんでした。

古代の水力発電機はチャドゥフォン族の散水機から発展したようで、その助けを借りて川から水を汲み上げて堤防を灌漑しました。チャドゥフォンは、水平軸を持つ大型ホイールのリムに取り付けられた一連のスコップでした。ろくろを回すと、下のすくいが川の水に沈み、ろくろのてっぺんに上がってシュートに転がりました。最初は手で回していましたが、水が少なく、急な水路を速く走るため、車輪に特殊な刃が付けられるようになりました。流れの圧力の下で、車輪は回転し、水自体を汲み上げました。その結果、操作に人の立ち会いを必要としないシンプルな自動ポンプが完成しました。

水車小屋の再建 (XNUMX 世紀)

水車の発明は、技術の歴史にとって非常に重要でした。初めて、人は信頼性が高く、用途が広く、製造が非常に簡単なエンジンを自由に使用できます。水車によって生み出された動きは、水を汲み上げるだけでなく、穀物を粉砕するなどの他のニーズにも使用できることがすぐに明らかになりました. 平坦な場所では、ジェットの衝撃の力で車輪を回すため、川の流れの速度は遅くなります。必要な圧力を生み出すために、彼らは川をせき止め、人為的に水位を上げ、ジェットをシュートに沿ってホイールブレードに向け始めました。

水車

しかし、エンジンの発明はすぐに別の問題を引き起こしました。それは、水車の動きを人間にとって有用な仕事を行う装置にどのように移すかということです。これらの目的のために、回転運動を伝達するだけでなく、変換することもできる特別な伝達機構が必要でした。この問題を解決するために、古代の力学は再び車輪のアイデアに目を向けました。最も単純な車輪駆動は次のように機能します。回転軸が平行で、リムに密着している XNUMX つの車輪を想像してください。ホイールの XNUMX つ (ドライバーと呼ばれます) が回転し始めると、リム間の摩擦により、もう XNUMX つのホイール (スレーブ) も回転し始めます。さらに、それらのリム上にあるポイントが通過するパスは等しいです。これは、すべてのホイール直径に当てはまります。

したがって、大きなホイールは、それに関連付けられた小さなホイールと比較して、その直径が後者の直径を超える数倍少ない回転を行います。一方の車輪の直径を他方の車輪の直径で割ると、この車輪駆動のギア比と呼ばれる数値が得られます。一方の車輪の直径がもう一方の車輪の直径の XNUMX 倍である二輪トランスミッションを想像してみてください。大きい方の車輪を駆動する場合、この歯車を使用して速度を XNUMX 倍にすることができますが、同時にトルクは半分に減少します。

このホイールの組み合わせは、入口よりも出口で高速を得ることが重要な場合に便利です。逆に小さい方のホイールを駆動すると、出力は遅くなりますが、このギアのトルクはXNUMX倍になります。このギアは、「動きを強化」したい場合（たとえば、ウェイトを持ち上げる場合）に役立ちます。したがって、直径の異なるXNUMXつのホイールのシステムを使用すると、伝達するだけでなく、動きを変換することもできます。実際には、リムが滑らかな歯車は、それらの間のカップリングが十分に剛性でなく、車輪が滑るため、ほとんど使用されません。滑らかなホイールの代わりに歯車を使用すると、この欠点を解消できます。

最初のホイールギアは約XNUMX年前に登場しましたが、その後ずっと普及しました。事実、歯を切るには非常に高い精度が必要です。 XNUMX番目のホイールがジャークやストップなしで均等に回転し、XNUMXつのホイールが均一に回転するためには、歯を特別な形状にする必要があります。滑ると、一方のホイールの歯がもう一方のくぼみに落ちます。ホイールの歯の隙間が大きすぎると、ホイール同士がぶつかってすぐに折れてしまいます。隙間が小さすぎると、歯が互いに食い込んで崩れます。

歯車の計算と製造は、古代の機械工にとって困難な作業でしたが、彼らはすでにその便利さを高く評価していました。結局のところ、ギアのさまざまな組み合わせ、および他のいくつかのギアとの接続は、動きを変える大きな機会を提供しました.

ウォームギア

たとえば、歯車をねじに接続した後、ある平面から別の平面に回転を伝達するウォーム歯車が得られました。ベベルホイールを使用すると、ドライブホイールの平面に対して任意の角度で回転を伝達することができます。ホイールを歯付き定規に接続することにより、回転運動を並進運動に、またはその逆に変換することが可能であり、コネクティングロッドをホイールに取り付けることにより、往復運動が得られる。歯車を計算するために、それらは通常、車輪の直径の比率ではなく、駆動輪と従動輪の歯数の比率を取ります。多くの場合、トランスミッションには複数のホイールが使用されます。この場合、トランスミッション全体のギア比は、個々のペアのギア比の積に等しくなります。

ウィトルウィウスの水車小屋の再建

動きの獲得と変形に関連するすべての困難がうまく克服されたとき、水車小屋が現れました。その詳細な構造は、古代ローマの機械工で建築家のウィトルウィウスによって初めて説明されました。古代の工場には、1つの主要なコンポーネントが2つのデバイスに相互接続されていました。3）水によって回転するブレードを備えた垂直ホイールの形のモーターメカニズム。 XNUMX）第XNUMXの垂直歯車の形の伝達機構または伝達。 XNUMX番目のギアがXNUMX番目の水平ギア（ピニオン）を回転させました。 XNUMX）ミルストーンの形のアクチュエーター、上部と下部、および上部の石臼は、それが動き始めた助けを借りて、垂直ギアシャフトに取り付けられました。じょうご型のバケツから上部の石臼の上に穀物が注がれました。

かさ歯車

はすば歯を持つ円筒歯車。ギザギザ定規

水車小屋の作成は、技術の歴史における重要なマイルストーンと考えられています。これは生産に使用された最初の機械となり、古代の機械工が到達した一種の頂点であり、ルネッサンス機械工の技術的探求の出発点となりました。彼女の発明は、機械生産への最初の臆病なステップでした。

著者：Ryzhov K.V.

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