Безкоштовна технічна бібліотека

Млин. Історія винаходу та виробництва

Довідник / Історія техніки, технології, предметів довкола нас

 Коментарі до статті

Першими інструментами для подрібнення зерна в борошно були кам'яна ступка та маточка. Деяким кроком уперед у порівнянні з ними став метод перетирання зерна замість товчення. Люди дуже скоро переконалися, що при перетиранні борошно виходить набагато краще.

Кам'яні ступки та маточки

Однак це також була вкрай стомлююча робота. Великим удосконаленням став перехід від руху тертки вперед і назад до обертання. Маточка змінилася плоским каменем, який рухався плоскою кам'яною стравою. Від каменю, що перетирає зерно, було вже легко перейти до жорен, тобто змусити один камінь ковзати при обертанні по іншому. Зерно потроху підсипалося в отвір у середині верхнього каменю жорна, потрапляло у простір між верхнім і нижнім каменем і розтиралося на борошно.

Ручний млин

Цей ручний млин набув найширшого поширення в Стародавній Греції та Римі. Конструкція її дуже проста. Підставою млина служив камінь, опуклий посередині. На його вершині був залізний штифт. Другий, що обертається камінь мав два дзвонові поглиблення, з'єднаних між собою отвором. Зовні він нагадував пісочний годинник і був усередині порожній. Цей камінь насаджували на основу. В отвір вставляли залізну смугу. При обертанні млина зерно, потрапляючи між камінням, перетиралося. Борошно збиралося біля основи нижнього каменю. Подібні млини були різних розмірів: від маленьких, на кшталт сучасних кавомолок, до великих, які приводили в обертання два раби або осел.

З винаходом ручного млина процес розмелювання зерна полегшився, але, як і раніше, залишався трудомісткою і важкою справою. Не випадково саме в борошномельній справі виникла перша в історії машина, яка працювала без використання м'язової сили людини або тварини. Йдеться про водяний млин. Але спочатку древні майстри мали винайти водяний двигун.

Стародавні водяні машини-двигуни розвинулися, очевидно, з поливальних машин чадуфонів, з яких піднімали з річки воду для зрошення берегів. Чадуфон був рядом черпаків, які насаджувалися на обід великого колеса з горизонтальною віссю. При повороті колеса нижні черпаки занурювалися у воду річки, потім піднімалися до верхньої точки колеса і перекидалися в жолоб. Спочатку такі колеса оберталися вручну, але там, де води мало, а біжить вона крутим руслом швидко, колесо стали постачати спеціальними лопатками. Під натиском течії колесо оберталося і саме черпало воду. Вийшов найпростіший насос-автомат, який не вимагає своєї роботи присутності людини.

Реконструкція водяного млина (I ст.)

Винахід водяного колеса мало велике значення для історії техніки. Вперше людина отримала у своє розпорядження надійний, універсальний та дуже простий у своєму виготовленні двигун. Незабаром стало очевидним, що рух, створюваний водяним колесом, можна використовувати не тільки для коливання води, але й для інших потреб, наприклад, для перемелювання зерна. У рівнинних місцевостях швидкість течії річок мала для того, щоб обертати колесо силою удару струменя. Для створення потрібного натиску стали завантажувати річку, штучно піднімати рівень води і спрямовувати струмінь по жолобу на лопатки колеса.

Водяний млин

Однак винахід двигуна відразу породило інше завдання: яким чином передати рух від водяного колеса тому пристрою, який повинен робити корисну для людини роботу? Для цих цілей був необхідний спеціальний передавальний механізм, який міг би не тільки передавати, а й перетворювати обертальний рух. Вирішуючи цю проблему, стародавні механіки знову звернулися до ідеї колеса. Найпростіша колісна передача працює в такий спосіб. Уявімо два колеса з паралельними осями обертання, які щільно стикаються своїми ободьями. Якщо тепер одне з коліс починає обертатися (його називають ведучим), то завдяки тертю між обідами почне обертатися та інше (відоме). Причому шляхи, що проходять точками, що лежать на їх ободах, рівні. Це справедливо у всіх діаметрах коліс.

Отже, більше колесо буде робити порівняно зі зв'язаним з ним меншим у стільки ж разів менше обертів, скільки разів його діаметр перевищує діаметр останнього. Якщо розділимо діаметр одного колеса на діаметр іншого, то отримаємо число, яке називається передатним ставленням даної колісної передачі. Уявімо передачу з двох коліс, в якій діаметр одного колеса вдвічі більше, ніж діаметр другого. Якщо ведеться більше колесо, ми можемо за допомогою цієї передачі вдвічі збільшити швидкість руху, але при цьому вдвічі зменшиться крутний момент.

Таке поєднання коліс буде зручно у тому випадку, коли важливо отримати на виході більшу швидкість, ніж на вході. Якщо, навпаки, веденим буде менше колесо, ми втратимо на виході у швидкості, зате момент цієї передачі, що крутить, збільшиться вдвічі. Ця передача зручна там, де потрібно "підсилити рух" (наприклад, під час підйому ваги). Таким чином, застосовуючи систему з двох коліс різного діаметра, можна не лише передавати, а й перетворювати рух. У реальній практиці передавальні колеса з гладким ободом майже не використовуються, так як зчеплення між ними недостатньо жорсткі, і колеса прослизають. Цей недолік можна усунути, якщо замість гладких коліс використовувати зубчасті.

Перші колісні зубчасті передачі з'явилися близько двох тисяч років тому, проте широкого поширення вони набули значно пізніше. Справа в тому, що нарізка зубів потребує великої точності. Для того щоб при рівномірному обертанні одного колеса друге оберталося теж рівномірно, без ривків і зупинок, зубцям необхідно надавати особливого обрису, при якому взаємний рух коліс відбувався б так, ніби вони переміщаються один по одному без ковзання, тоді зубці одного колеса потраплятимуть у западини іншого. Якщо зазор між зубами коліс буде занадто великий, вони ударятимуться один про одного і швидко обламаються. Якщо ж зазор дуже малий - зубці врізаються один в одного і кришаться.

Розрахунок і виготовлення зубчастих передач являли собою складне завдання для древніх механіків, але вони оцінили їх зручність. Адже різні комбінації зубчастих коліс, і навіть їх з'єднання з деякими іншими передачами давали величезні можливості перетворення руху.

Черв'ячна передача

Наприклад, після з'єднання зубчастого колеса з гвинтом виходила черв'ячна передача, що передає обертання з однієї площини в іншу. Застосовуючи конічні колеса можна передати обертання під будь-яким кутом до площини ведучого колеса. З'єднавши колесо із зубчастою лінійкою, можна перетворити обертальний рух у поступальний, і навпаки, а приєднавши до колеса шатун, отримують зворотно-поступальний рух. Для розрахунку зубчастих передач зазвичай беруть відношення діаметрів коліс, а відношення числа зубів ведучого і веденого коліс. Часто у передачі використовується кілька коліс. У разі передавальне ставлення всієї передачі дорівнюватиме твору передавальних відносин окремих пар.

Реконструкція водяного млина Вітрувія

Коли всі труднощі, пов'язані з отриманням і перетворенням руху, були благополучно подолані, з'явився водяний млин. Вперше її детальний пристрій описано давньоримським механіком та архітектором Вітрувієм. Млин в античну епоху мав три основні складові, з'єднані між собою в єдиний пристрій: 1) руховий механізм у вигляді вертикального колеса з лопатками, що обертається водою; 2) передавальний механізм або трансмісію у вигляді другого вертикального зубчастого колеса; друге зубчасте колесо обертало третє горизонтальне зубчасте колесо – шестерню; 3) виконавчий механізм у вигляді жорен, верхнього і нижнього, причому верхній жорен був насаджений на вертикальний вал шестірні, за допомогою якого і наводився в рух. Зерно сипалося з лійкоподібного ковша над верхнім жорном.

Конічні зубчасті колеса

Циліндричні зубчасті колеса із косими зубами. Зубчаста зубчаста лінійка

Створення водяного млина вважається важливою віхою в історії техніки. Вона стала першою машиною, що отримала застосування у виробництві, свого роду вершиною, яку досягла антична механіка, та вихідною точкою для технічних пошуків механіки Відродження. Її винахід був першим боязким кроком на шляху до машинного виробництва.

Автор: Рижов К.В.

 Рекомендуємо цікаві статті розділу Історія техніки, технології, предметів довкола нас:

▪ Орбітальна станція Мир

▪ Каравела

▪ Пластикові лижі

Дивіться інші статті розділу Історія техніки, технології, предметів довкола нас.

Читайте та пишіть корисні коментарі до цієї статті.

<< Назад

Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:

Машина для проріджування квітів у садах 02.05.2024

У сучасному сільському господарстві розвивається технологічний прогрес, спрямований на підвищення ефективності догляду за рослинами. В Італії було представлено інноваційну машину для проріджування квітів Florix, створену з метою оптимізації етапу збирання врожаю. Цей інструмент оснащений мобільними важелями, що дозволяють легко адаптувати його до особливостей саду. Оператор може регулювати швидкість тонких проводів, керуючи ним із кабіни трактора за допомогою джойстика. Такий підхід значно підвищує ефективність процесу проріджування квітів, забезпечуючи можливість індивідуального налаштування під конкретні умови саду, а також сорт та вид фруктів, що вирощуються на ньому. Після дворічних випробувань машини Florix на різних типах плодів результати виявились дуже обнадійливими. Фермери, такі як Філіберто Монтанарі, який використовував машину Florix протягом кількох років, відзначають значне скорочення часу та трудовитрат, необхідних для проріджування кольорів. ...>>

Удосконалений мікроскоп інфрачервоного діапазону 02.05.2024

Мікроскопи відіграють важливу роль у наукових дослідженнях, дозволяючи вченим занурюватися у світ невидимих ​​для ока структур та процесів. Однак різні методи мікроскопії мають обмеження, і серед них було обмеження дозволу при використанні інфрачервоного діапазону. Але останні досягнення японських дослідників із Токійського університету відкривають нові перспективи вивчення мікросвіту. Вчені з Токійського університету представили новий мікроскоп, який революціонізує можливості мікроскопії в інфрачервоному діапазоні. Цей удосконалений прилад дозволяє побачити внутрішні структури живих бактерій із дивовижною чіткістю в нанометровому масштабі. Зазвичай мікроскопи в середньому інфрачервоному діапазоні обмежені низьким дозволом, але нова розробка японських дослідників дозволяє подолати ці обмеження. За словами вчених, розроблений мікроскоп дозволяє створювати зображення з роздільною здатністю до 120 нанометрів, що в 30 разів перевищує дозвіл традиційних метрів. ...>>

Пастка для комах 01.05.2024

Сільське господарство - одна з ключових галузей економіки, і боротьба зі шкідниками є невід'ємною частиною цього процесу. Команда вчених з Індійської ради сільськогосподарських досліджень – Центрального науково-дослідного інституту картоплі (ICAR-CPRI) у Шимлі представила інноваційне вирішення цієї проблеми – повітряну пастку для комах, яка працює від вітру. Цей пристрій адресує недоліки традиційних методів боротьби зі шкідниками, надаючи дані про популяцію комах у реальному часі. Пастка повністю працює за рахунок енергії вітру, що робить її екологічно чистим рішенням, яке не вимагає електроживлення. Її унікальна конструкція дозволяє відстежувати як шкідливі, так і корисні комахи, забезпечуючи повний огляд популяції в будь-якій сільськогосподарській зоні. "Оцінюючи цільових шкідників у потрібний час, ми можемо вживати необхідних заходів для контролю як комах-шкідників, так і хвороб", - зазначає Капіл. ...>>

Випадкова новина з Архіву Секвенування у реальному часі 28.07.2016 Вчені з університету Ноттінгема (Англія) під керівництвом доктора Метта Луза (Matt Loose), спільно з компанією Oxford Nanopore Technologies, розробили компактний пристрій, здатний розшифровувати необхідні ділянки ДНК на замовлення, в реальному часі. Робота кишенькового пристрою під назвою MinION ґрунтується на методі нанопорового секвенування. Суть його полягає в наступному: довгі органічні молекули (наприклад, ДНК) проходять через пори в мембрані, до якої прикладено електричну напругу. У цьому струм іонів через пору змінюється залежно від цього, яка частина молекули проходить через пору - наприклад, який нуклеотид. Реєструючи ці зміни (у MinION цим займається спеціальний софт), можна розшифровувати (секвенувати) послідовність нуклеотидів у ДНК. Проривними досягненнями британських вчених і те, що створене ними пристрій, по-перше, компактно і (щодо) нескладно зверненні, а по-друге - працює у часі. Останнього вдалося досягти, прискоривши рух та обробку інформації всередині приладу. Завдяки цьому можна ідентифікувати ділянку ДНК ще до того, як вона повністю пройде через пору. Після ідентифікації система порівнює оброблювану ділянку з тим, яку потрібно розшифрувати, і дає команду - продовжувати це робити або пропустити цю ділянку і відразу переходити до наступного (з яким повториться та сама процедура). Ця технологія одержала назву "Read Until" ("Прочитати до"). Практично немає сумнівів, що MinION може істотно прискорити дослідження в різних галузях біології та медицини. "Застосування цього підходу до широкого кола проблем від виявлення патогенних мікроорганізмів до секвенування цільових регіонів людського геному - справа найближчого майбутнього", - сказав доктор Луз.

Інші цікаві новини:

▪ Цукерки, що відновлюють зубну емаль

▪ Нові методи ідентифікації користувачів

▪ Великі тварини та смертельні хвороби

▪ Планшет Hyundai A7 за $80: 1,5 ГГц, Android 4.0

▪ Модуль інфрачервоних світлодіодів Lextar PR88

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ розділ сайту Конспекти лекцій, шпаргалки. Добірка статей

▪ стаття Облаштування дачі. Поради домашньому майстру

▪ статья Який вчений і з якою метою зрізав шкіру зі своїх пальців? Детальна відповідь

▪ стаття Дудник лісовий. Легенди, вирощування, способи застосування

▪ стаття Замазка для з'єднання заліза з каменем. Прості рецепти та поради

▪ стаття Надмініатюрне імпульсне джерело живлення в габаритах наперстка. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Залишіть свій коментар до цієї статті:

All languages ​​of this page

Arabic	Hebrew	Polish
Bengali	Hindi	Portuguese
Chinese	Italian	Spanish
English	Japanese	Turkish
French	Korean	Ukrainian
German	Malay	Vietnamese

Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт

www.diagram.com.ua
2000-2024