Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Одинарный паровой отбойный молоток, используемый в железнодорожных магазинах Атчисон, Топика и Санта-Фе в Топике , штат Канзас , 1943 год.

Паровой молот , называемый также падение молота , представляет собой промышленный молоток мощности движимый паром , который используется для таких задач , как обработка поковок и забивки свай. Обычно молоток прикреплен к поршню, который скользит внутри неподвижного цилиндра , но в некоторых конструкциях молоток прикреплен к цилиндру, который скользит по неподвижному поршню.

Концепция парового молота была описана Джеймсом Ваттом в 1784 году, но только в 1840 году был построен первый рабочий паровой молот для удовлетворения потребностей в ковке все более крупных деталей из железа или стали. В 1843 году между Франсуа Бурдоном из Франции и Джеймсом Нэсмитом из Великобритании произошел ожесточенный спор о том, кто изобрел машину. Бурдон построил первую рабочую машину, но Нэсмит утверждал, что она была построена по копии его конструкции.

Паровые молоты оказались неоценимыми во многих промышленных процессах. Технические усовершенствования дали больший контроль над прилагаемой силой, большую долговечность, большую эффективность и большую мощность. Паровой молот, построенный в 1891 году компанией Bethlehem Iron Company, нанес 125-тонный удар. В 20 веке паровые молоты постепенно вытеснялись в ковке механическими и гидравлическими прессами, но некоторые из них все еще используются. Пневматические молоты, потомки первых паровых молотов, все еще производятся.

Механизм [ править ]

Паровой молот двустороннего действия однокамерный

Паровой молот одностороннего действия поднимается давлением пара, впрыскиваемого в нижнюю часть цилиндра, и падает под действием силы тяжести, когда давление сбрасывается. В более распространенных паровых молотах двойного действия пар также используется для прижатия плунжера вниз, что дает более мощный удар по штампу. [1] Вес гидроцилиндра может составлять от 225 до 22 500 кг (от 500 до 50 000 фунтов). [2] Обрабатываемая деталь помещается между нижним штампом, опирающимся на опорный блок, и верхним штампом, прикрепленным к толкателю (молотку). [3]

Молотки могут многократно сотрясаться, что может вызвать разрушение чугунных деталей. Таким образом, первые молотки состояли из нескольких частей, скрепленных вместе болтами. Это удешевило замену сломанных деталей, а также придало эластичность, что снизило вероятность разрушения. [4]

Паровой молот может иметь одну или две опорные рамы. Конструкция с одной рамой позволяет оператору более легко перемещаться по штампам , а двойная рамка может выдерживать более мощный молот. Рама (и) и опорный блок установлены на деревянных балках, которые защищают бетонный фундамент, поглощая удары. [3] Необходим глубокий фундамент, но большой паровой молот все равно сотрясет здание, в котором он находится. Это можно решить с помощью парового молота встречного удара, в котором два сходящихся гидроцилиндра приводят в движение верхний и нижний штампы вместе. Верхний гидроцилиндр опускается, а нижний поднимается или поднимается. Эти молотки производят сильные удары и могут делать большие поковки. [5] Они могут быть установлены на фундаменте меньшего размера, чем молотки с наковальней с аналогичной силой.[6] Отбойные молотки не часто используются в Соединенных Штатах, но распространены в Европе. [7]

В некоторых первых паровых молотах оператор вручную перемещал клапаны, контролируя каждый удар. В других случаях действие клапана было автоматическим, что позволяло быстро повторять удары молотком. Автоматические молоты могли нанести упругий удар, когда пар амортизировал поршень к концу хода вниз, или сильный удар без амортизации. Упругий удар давал более высокую скорость, но меньшую силу, чем мертвый удар. [8] Были созданы машины, которые могли работать в любом режиме в соответствии с требованиями задания. [9] Силу удара можно было контролировать, изменяя количество пара, подаваемого для смягчения удара. [10] Современный пневмо / паровой молот может наносить до 300 ударов в минуту. [11]

История [ править ]

Джеймс Ватт (1736–1819) описал концепцию парового молота.

Концепция [ править ]

Возможность парового молота была отмечена Джеймсом Ваттом (1736–1819) в его патенте от 28 апреля 1784 года на улучшенную паровую машину. [12] Ватт описал «Тяжелые молотки или штампы для ковки или штамповки железа, меди или других металлов или других материалов без вмешательства вращательных движений или колес, путем фиксации молотка или штампа для такой обработки, либо непосредственно на поршень или шток двигателя ». [13] В конструкции Ватта на одном конце деревянной балки был цилиндр, а на другом - молоток. Молот двигался не вертикально, а по дуге круга. [14]6 июня 1806 г. инженер из Суррея У. Деверелл подал патент на паровой молот или штамповщик. Молоток приваривался к штоку поршня в цилиндре. Пар из котла будет попадать под поршень, поднимая его и сжимая воздух над ним. Затем будет выпущен пар, и сжатый воздух заставит поршень опуститься. [13]

В августе 1827 года Джон Хейг получил патент на способ работы кранов и отбойных молотков, приводимых в движение поршнем в качающемся цилиндре, в котором движущей силой была сила воздуха. Частичный вакуум создавался в одном конце длинного цилиндра с помощью воздушного насоса, работающего от паровой машины или какого-либо другого источника энергии, и атмосферное давление загоняло поршень в этот конец цилиндра. Когда клапан менялся, вакуум создавался на другом конце, и поршень двигался в противоположном направлении. [15]Гаага создал молоток этой конструкции для строгания сковород. Много лет спустя, обсуждая преимущества воздуха перед паром для передачи энергии, мы вспомнили, что пневмомолот Гааги «работал с такой необычайной скоростью, что было невозможно увидеть, где он работал, и эффект был больше похож на давая одно непрерывное давление ". Однако регулировать силу ударов не удавалось. [16]

Изобретение [ править ]

Паровой молот Нэсмита

Кажется вероятным, что шотландский инженер Джеймс Нэсмит (1808–1890) и его французский коллега Франсуа Бурдон (1797–1865) независимо друг от друга изобрели паровой молот в 1839 году, пытаясь решить одну и ту же проблему ковки валов и кривошипов для все более мощного пара. двигатели, используемые в локомотивах и катамаранах. [17] В «автобиографии» Нэсмита 1883 года, написанной Сэмюэлем Смайлсом , он описал, как возникла потребность в гребной шахте для нового трансатлантического парохода SS Great Britain Isambard Kingdom Brunel., с валом диаметром 30 дюймов (760 мм), больше, чем любые ранее выкованные. Он придумал свой дизайн парового молота, сделав эскиз от 24 ноября 1839 года, но немедленная необходимость исчезла, когда была продемонстрирована практичность винтовых пропеллеров и Великобритания была преобразована в эту конструкцию. Нэсмит показал свой дизайн всем посетителям. [18]

Бурдон придумал то, что он назвал «Пилон» в 1839 году, и сделал подробные чертежи его конструкции, которые он также показал всем инженерам, посетившим завод Le Creusot, принадлежащий братьям Адольфу и Эжену Шнайдерам . [18] Однако Шнайдеры не решались построить радикально новую машину Бурдона. Бурдон и Эжен Шнайдер посетили работы Нэсмита в Англии в середине 1840 года, где им показали эскиз Нэсмита. Это подтвердило Шнайдеру осуществимость концепции. [17] В 1840 году Бурдон построил первый в мире паровой молот на заводе Schneider & Cie.работает в Le Creusot. Он весил 2500 кг (5500 фунтов) и поднимался на высоту 2 метра (6 футов 7 дюймов). Шнайдеры запатентовали дизайн в 1841 году. [19]

Нэсмит посетил Ле-Крезо в апреле 1842 года. По его словам, Бурдон отвел его в кузнечный цех, чтобы он мог, как он сказал, «увидеть своего собственного ребенка». Нэсмит сказал: "Вот оно, правда - громадное дитя моего мозга!" [18] Вернувшись из Франции в 1842 году, Нэсмит построил свой первый паровой молот в своем литейном цехе Patricroft в Манчестере , Англия , рядом с (тогда новыми) Ливерпульско-Манчестерской железной дорогой и Бриджуотерским каналом . [20] В 1843 году между Нэсмитом и Бурдоном разгорелся спор о приоритете изобретения парового молота. Нэсмит, отличный публицист, сумел убедить многих в том, что он был первым. [21]

Ранние улучшения [ править ]

Паровой молот Nasmyth & Wilson в Болтонском университете

Первый паровой молот Нэсмита, описанный в его патенте от 9 декабря 1842 года, был построен для Low Moor Works в Брэдфорде. От машины отказались, но 18 августа 1843 г. приняли улучшенную версию с автоматическим приводом. [22] Роберт Уилсон (1803–1882), который также изобрел винтовой пропеллер и был менеджером завода Нэсмита в Бриджуотере, изобрел самодействующее движение, которое позволяло регулировать силу удара, наносимого молотком - критически важная вещь. важное улучшение. [23] Один из первых писателей сказал о снаряжении Уилсона: «... Я был бы более горд, если бы сказал, что я был изобретателем этого движения, а затем сказал бы, что командовал полком в Ватерлоо ...» [22]Паровые молоты Нэсмита теперь могли изменять силу удара в широком диапазоне. Нэсмит любил разбивать яйцо, помещенное в рюмку, не разбивая бокал, за которым следует удар, сотрясавший здание. [20]

К 1868 году инженеры внесли дальнейшие улучшения в первоначальный дизайн. Паровой молот Джона Конди, построенный для Фултона в Глазго, имел неподвижный поршень и движущийся цилиндр, к которому был прикреплен молот. Поршень был полым и использовался для подачи пара в цилиндр, а затем его удаления. Молот весил 6,5 тонны с ходом 7,5 футов (2,3 м). [24] Паровые молоты Конди использовались, чтобы выковать валы СС Грейт Истерн из Королевства Исамбард Брунеля . [25] Высокоскоростной пневматический молот был описан в журнале The Mechanics 'Magazine в 1865 году, вариант парового молота для использования там, где мощность пара не была доступна или требовалась очень сухая среда. [26]

В Bowling Ironworks паровые молоты был паровой цилиндр крепится к задней части молота, тем самым уменьшая высоту машины. [24] Они были разработаны Джоном Чарльзом Пирсом, который получил патент на свой паровой молот за несколько лет до истечения срока действия патента Нэсмита. [27] Мари-Жозеф Фарко из Парижа предложила ряд усовершенствований, включая устройство, при котором пар действовал сверху, увеличивая силу удара, улучшенное расположение клапанов, а также использование пружин и материала для поглощения удара и предотвращения поломки. [24] [28] Джон Рэмсботтом изобрел дуплексный молот, в котором два цилиндра двигались горизонтально по направлению к поковке, расположенной между ними. [29]

Используя те же принципы работы, Нэсмит разработал паровую сваебойную машину . При его первом использовании в Девонпорте был проведен драматический конкурс. Его двигатель пробил сваю за четыре с половиной минуты по сравнению с двенадцатью часами, которые требовались обычным методом. [30] Вскоре было обнаружено, что молот с относительно небольшой высотой падения более эффективен, чем более высокая машина. Более короткая машина могла нанести намного больше ударов за определенное время, забивая сваю быстрее, хотя каждый удар был меньше. Это также привело к меньшему повреждению сваи. [31]

Клепальные машины, разработанные Гарфортом и Куком, были основаны на паровом молоте. [32] В каталоге к Большой выставке, состоявшейся в Лондоне в 1851 году, говорилось о конструкции Гарфорта: «С этой машиной один мужчина и три мальчика могут клепать с абсолютной легкостью и самым твердым образом со скоростью шесть заклепок в минуту, или триста шестьдесят в час ". [33] Другие варианты включали дробилки, помогающие извлекать железную руду из кварца, и молоток, чтобы пробивать отверстия в скале карьера, чтобы удерживать пороховые заряды. [32] В книге 1883 года о современной паровой практике говорится:

Прямое применение пара к кузнечным молоткам - несомненно, величайшее усовершенствование, которое когда-либо было сделано в кузнечном оборудовании; Он не только упростил операции, которые выполнялись до его изобретения, но он добавил множество ответвлений и расширил искусство ковки до целей, которые никогда не могли быть достигнуты, кроме как с помощью парового молота. ... Паровой молот ... кажется, настолько идеально приспособлен для работы в различных условиях силового молота, что, кажется, больше ничего не остается желать лучшего ... [34]

Позднее развитие [ править ]

Гигантский паровой молот Creusot, построенный в 1877 году компанией Schneider et Cie в Ле-Крезо

В период с 1843 по 1867 год компания Schneider & Co. построила 110 паровых молотов с разными размерами и скоростью удара, но стремясь к созданию все более крупных машин, чтобы справиться с требованиями, касающимися больших пушек, валов двигателей и броневых листов, при этом сталь все чаще использовалась вместо кованого железа. В 1861 году на заводе Krupp в Эссене , Германия, вступил в строй паровой молот "Fritz" . При 50-тонном ударе долгие годы он был самым мощным в мире. [35]

Существует история о том, что паровой молот Фриц получил свое название от машиниста по имени Фриц, которого Альфред Крупп представил императору Вильгельму, когда он посетил завод в 1877 году. Крупп сказал императору, что Фриц настолько хорошо владел машиной, что мог позволить молоток падает, не повредив объект, расположенный в центре блока. Император немедленно положил свои часы, усыпанные бриллиантами, на колодку и жестом приказал Фрицу запустить молоток. Когда машинист заколебался, Крупп сказал ему: «Фриц пусть летит!» Он сделал, как ему сказали, часы не пострадали, и император подарил их Фрицу. У Круппа были слова: «Фриц пусть летает!» выгравированы на молотке. [36]

В конце концов Шнайдеры увидели необходимость в молоте колоссальных размеров. [35] Creusot паровой молот был гигантский паровой молот , построенный в 1877 году Шнайдер и Ко во французском промышленном городе Ле - Крезо . Обладая способностью наносить удар до 100 тонн, молот Creusot был самым большим и мощным в мире. [37] Деревянная копия была построена для Всемирной выставки (1878 г.) в Париже. В 1891 году компания Bethlehem Iron Company в Соединенных Штатах приобрела патентные права у Шнайдера и построила паровой молот почти идентичной конструкции, но способный нанести 125-тонный удар. [37]

Со временем большие паровые молоты устарели, их заменили гидравлические и механические прессы. Прессы прикладывали усилие медленно и с одинаковой скоростью, обеспечивая однородность внутренней структуры поковки без скрытых внутренних дефектов. [38] Паровой молот Крезо 1877 года теперь стоит как памятник на городской площади Крезо. [38] Оригинальный молот Нэсмита стоит напротив его литейного цеха (ныне «бизнес-парк»). Большой паровой молот Nasmyth & Wilson стоит в кампусе Болтонского университета .

Паровые молоты по-прежнему используются для забивания свай в землю. [1] Пар, подаваемый циркуляционным парогенератором, более эффективен, чем воздух. [39] Однако сегодня часто используется сжатый воздух, а не пар. [31] По состоянию на 2013 год производители продолжали продавать пневмо-паровые сваебойные молоты. [40] Поставщики кузнечных услуг также продолжают использовать паровые молоты различных размеров, основанные на классических конструкциях. [41]

См. Также [ править ]

  • Молоток
  • Молоток
  • Молотковая мельница Фронауэра

Ссылки [ править ]

Цитаты

  1. ^ a b Das 2010 , стр. 548.
  2. ^ Kaushish 2010 , стр. 720.
  3. ^ а б Шарма 2007 , стр. 239-240.
  4. Winton & Millar 1883 , стр. 50.
  5. Перейти ↑ Sharma 2007 , p. 243-244.
  6. Перейти ↑ Altan 2005 , p. 137.
  7. Перейти ↑ Altan 2005 , p. 136.
  8. Winton & Millar 1883 , стр. 52.
  9. Winton & Millar 1883 , стр. 53.
  10. Перейти ↑ Rajput 2007 , p. 155.
  11. Перейти ↑ Sharma 2007 , p. 243.
  12. ^ Whitlow 2011 .
  13. ^ a b Rowlandson 1875 , стр. 10.
  14. Бранд и Кокс 1867 , стр. 593.
  15. Патент предоставлен Джону Хейгу в 1827 году .
  16. Перейти ↑ Grimshaw 1865 , p. 331.
  17. ^ a b Chomienne 1888 , стр. 254.
  18. ^ a b c Бутани 1885 , стр. 59.
  19. ^ Франсуа БУРДОН: Архив Кот-д'Ор .
  20. ^ a b Nasmyth & Smiles 1883 , стр. 259.
  21. ^ Нэсмит паровой молот .
  22. ^ а б Эванс 2004 , стр. 58.
  23. Перейти ↑ Rowlandson 1875 , p. 34.
  24. ^ a b c Artizan Club (Великобритания) 1868 , стр. 301.
  25. ^ Конди 1860 , стр. 142.
  26. Перейти ↑ Grimshaw 1865 , p. 329.
  27. ^ Cudworth 1891 , стр. 234.
  28. Патентное бюро 1871 , стр. 1900 г.
  29. Tomkins 1878 , стр. 343.
  30. ^ Нэсмит & Smiles 1883 , стр. 263.
  31. ^ a b Раджапаксе 2011 , стр. 350.
  32. ^ a b Artizan Club (Великобритания) 1868 , стр. 302.
  33. ^ 1851 Большая выставка: официальный каталог .
  34. Winton & Millar 1883 , стр. 51.
  35. ^ a b Vogel & Shayt 1981 , стр. 2.
  36. Fritz Let Fly 1884 .
  37. ^ a b Vogel & Shayt 1981 , стр. 3.
  38. ^ a b Vogel & Shayt 1981 , стр. 4.
  39. ^ Venkatramaiah 1995 , стр. 759.
  40. ^ Vulcan Single / Действующие молотки .
  41. Hammers: Scot Forge .

Источники

  • «Великая выставка 1851 года: официальный каталог: класс VI: Уильям, Джон и Джеймс Гарфорты» .
  • Алтан, Тайлан (2005). Холодная и горячая штамповка: основы и применение . ASM International. ISBN 978-1-61503-094-1. Проверено 13 августа 2013 .CS1 maint: ref = harv ( ссылка )
  • Клуб Артизан (Великобритания) (1868). Трактат о паровом двигателе в его различных применениях в шахтах, мельницах, пароходстве, железных дорогах и сельском хозяйстве: с теоретическими исследованиями в отношении движущей силы тепла и правильных пропорций паровых двигателей, разработанных таблиц правильных размеров каждого часть, а также практические инструкции по изготовлению и управлению каждым типом двигателей в реальных условиях эксплуатации . Лонгманс, Грин. п. 301 . Проверено 12 августа 2013 .CS1 maint: ref = harv ( ссылка )
  • Бутани (1885). "Кто изобрел паровой молот?" . Новости инженерной мысли . Макгроу-Хилл . Проверено 10 августа 2013 .CS1 maint: ref = harv ( ссылка )
  • Бранде, Уильям Томас; Кокс, Джордж Уильям (1867). Словарь науки, литературы и искусства: содержит определения и производные научных терминов, используемых в общем, вместе с историей и описанием научных принципов почти каждой отрасли человеческого знания . Longmans, Green and Company . Проверено 12 августа 2013 .CS1 maint: ref = harv ( ссылка )
  • Хомьенн, К. (1888). «Заметки о паровых молотах» . Железнодорожные локомотивы и вагоны . Издательская корпорация "Симмонс-Бордман" . Проверено 10 августа 2013 .CS1 maint: ref = harv ( ссылка )
  • Конди (1860). "Патентный паровой молот Конди" . Справочник почтового отделения Глазго . Городской совет Глазго . Проверено 12 августа 2013 .
  • Кадуорт, Уильям (1891). Истории Болтона и Боулинга (поселки Брэдфорд): историческая и топографическая обработка . Т. Брер. п. 234 . Проверено 12 августа 2013 .CS1 maint: ref = harv ( ссылка )
  • Дас, Браджа М. (март 2010 г.). Принципы фундаментальной инженерии . Cengage Learning. ISBN 978-0-495-66810-7. Проверено 12 августа 2013 .CS1 maint: ref = harv ( ссылка )
  • Эванс, Дэвид (январь 2004 г.). Строительство парового флота: верфи, технологии и создание викторианского боевого флота, 1830–1906 . Конвей Маритайм. ISBN 978-0-85177-959-1. Проверено 12 августа 2013 .CS1 maint: ref = harv ( ссылка )
  • "Франсуа БУРДОН" . Archives Départementales numérisées de la Côte d'Or . Проверено 10 августа 2013 .
  • " " Фриц Лети. " " . Запись . sn 1884. p. 15 . Проверено 11 августа 2013 .
  • Гримшоу, Уильям Д. (1865). «Высокоскоростной пневмоударник» . Журнал «Механики» и журнал «Машиностроение, сельскохозяйственное машиностроение, производство и судостроение» . Робертсон, Бруман и компания . Проверено 13 августа 2013 .CS1 maint: ref = harv ( ссылка )
  • «Молотки» . Скот Фордж . Проверено 13 августа 2013 .
  • Каушиш, JP (2010). Производственные процессы . PHI Learning Pvt. ООО ISBN 978-81-203-4082-4. Проверено 13 августа 2013 .CS1 maint: ref = harv ( ссылка )
  • Насмит, Джеймс; Улыбается, Сэмюэл (1883). Джеймс Нэсмит Инженер: автобиография . Лондон: Джон Мюррей.CS1 maint: ref = harv ( ссылка )
  • "Паровой молот Нэсмита, 1850 г." . Музей науки . Проверено 10 августа 2013 .
  • «Патент, выданный Джону Хейгу ... на метод работы с подъемными кранами и наклонными молотками. - от 30 августа 1827 года» . Справочник патентных изобретений [бывший Справочник искусств, промышленных предприятий и сельского хозяйства]. Том 1-доп . Сер . 1829. с. 274 . Проверено 13 августа 2013 .
  • Патентное бюро (1871 г.). Патенты на изобретения. Сокращения спецификаций . п. 1900 . Проверено 12 августа 2013 .CS1 maint: ref = harv ( ссылка )
  • Раджапаксе, Руван (30 августа 2011 г.). Практические правила проектирования и строительства свай . Баттерворт-Хайнеманн. ISBN 978-0-08-055916-2. Проверено 12 августа 2013 .CS1 maint: ref = harv ( ссылка )
  • Раджпут, РК (2007). Учебник технологии производства: производственные процессы . Брандмауэр Media. п. 155. ISBN 978-81-318-0244-1. Проверено 12 августа 2013 .CS1 maint: ref = harv ( ссылка )
  • Роулендсон, Т.С. (1875). История Steam Hammer: с иллюстрациями . Палмер и Хоу . Проверено 11 августа 2013 .CS1 maint: ref = harv ( ссылка )
  • Шарма, ПК (01.01.2007). Учебник технологии производства: производственные процессы . С. Чанд. п. 239. ISBN 978-81-219-1114-6. Проверено 12 августа 2013 .CS1 maint: ref = harv ( ссылка )
  • Томкинс, Эдвард (1878). Принципы машиностроения: применение геометрического чертежа для изображения машин . Сыновья Г.П. Патнэма . Проверено 12 августа 2013 .CS1 maint: ref = harv ( ссылка )
  • Венкатрамайя, К. (1995). Геотехническая инженерия . New Age International. п. 759. ISBN 978-81-224-0829-4. Проверено 13 августа 2013 .CS1 maint: ref = harv ( ссылка )
  • Фогель, Роберт М .; Шайт, Дэвид (16 сентября 1981). "Паровой молот Крезо" (PDF) . Американское общество инженеров-механиков. Архивировано из оригинального (PDF) 31 октября 2008 года . Проверено 11 августа 2013 .
  • "Одиночные / действующие молотки Vulcan" . Оборудование Vulcan Foundation . Проверено 13 августа 2013 .
  • Уитлоу, Уильям (23 июня 2011 г.). «Джеймс Ватт и наш мир, выставка в Музее науки, Лондон» . Мировой социалистический веб-сайт . Проверено 11 августа 2013 .
  • Винтон, Джон Дж .; Миллар, Уильям Дж. (1883). Современная паровая практика, техника и электричество: руководство по утвержденным методам строительства и относящимся к ним принципам, с примерами, практическими правилами и формулами . Gebbie & co. п. 51 . Проверено 12 августа 2013 .CS1 maint: ref = harv ( ссылка )

внешняя ссылка

  • Видео о паровом молоте в современном использовании в Scot Forge