Примечания составителя: Незначительные изменения в тексте отмечены в конце книги.

ЭКОНОМИКА ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПРОЦЕССОВ В МАСТЕРСКОЙ.

ЭКОНОМИКА ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПРОЦЕССОВ В МАСТЕРСКОЙ.

ЛОГИЧЕСКИЙ МЕТОД ИЗУЧЕНИЯ КОНСТРУКТИВНОЙ МЕХАНИКИ.

С ДОПОЛНЕНИЕМ В ВИДЕ ВОПРОСОВ ДЛЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ УЧЕНИКАМИ ИНЖЕНЕРОВ И СТУДЕНТАМИ.

ДЖ. РИЧАРДС,

АВТОР КНИГ «ТРАКТАТ О КОНСТРУИРОВАНИИ И ЭКСПЛУАТАЦИИ ДЕРЕВООБРАБАТЫВАЮЩИХ СТАНКОВ», «СПРАВОЧНИК ОПЕРАТОРА», «МАШИННАЯ ОБРАБОТКА ДРЕВЕСИНЫ» И ДРУГИХ РАБОТ ПО МЕХАНИЧЕСКОЙ ТЕМАТИКЕ.

LONDON:
E. & F. N. SPON, 48 CHARING CROSS.
NEW YORK: 446 BROOME STREET.
1876.

[Все права защищены.]

Зарегистрировано в соответствии с Актом Конгресса в 1875 году ДЖОНОМ РИЧАРДСОМ в Бюро библиотекаря Конгресса в Вашингтоне.

ПРЕДИСЛОВИЕ.

Содержание настоящей работы, за исключением Введения и главы о калибрах, состоит главным образом из переработанных статей, опубликованных в 1873 и 1874 годах в журналах «Engineering» и «Journal of the Franklin Institute» под общим заголовком «Принципы производственных процессов в мастерской».

Упомянутые статьи были навеяны наблюдениями, сделанными в ходе реальной практики, а также примечанием «образа мышления», свойственного учащимся, который, по-видимому, не соответствовал чисто научному подходу, с которым в настоящее время постоянно рассматриваются механические дисциплины.

Благоприятный прием, который встретили статьи о «производственных процессах в мастерской» во время их серийной публикации, и многочисленные просьбы об их переиздании в виде книги привели к появлению настоящего издания.

Добавление нескольких вопросов в конце каждой главы, на некоторые из которых в тексте нет ответов, как предполагается, поможет достижению основной цели работы — развитию у учащихся навыка логического исследования.

Здесь уместно упомянуть то, что будет более подробно разъяснено во Введении: хотя производственные процессы в мастерской могут быть научно объяснены и доказаны, их тем не менее необходимо изучать логически. Есть надежда, что этот взгляд не приведет к тому, что что-либо в книге будет истолковано как преуменьшение важности теоретических исследований.

Успех в техническом обучении, как и в других видах образования, должен в значительной степени зависеть от того, насколько хорошо понят и учтен общий образ мышления учащихся; и если настоящая работа привлечет некоторое внимание к этому вопросу, она не преминет внести свой вклад в те факторы, которые способствуют укреплению наших промышленных интересов.

Дж. Р.

Джон-стрит, 10, Адельфи,

Лондон, 1875 г.

СОДЕРЖАНИЕ.

CHAP. |  | PAGE
| INTRODUCTION, | 1
I. | PLANS OF STUDYING, | 6
II. | MECHANICAL ENGINEERING, | 13
III. | ENGINEERING AS A CALLING, | 17
IV. | THE CONDITIONS OF APPRENTICESHIP, | 18
V. | THE OBJECT OF MECHANICAL INDUSTRY, | 25
VI. | ON THE NATURE AND OBJECTS OF MACHINERY, | 28
VII. | MOTIVE MACHINERY, | 29
VIII. | WATER POWER, | 35
IX. | WIND POWER, | 41
X. | MACHINERY FOR TRANSMITTING AND DISTRIBUTING POWER, | 42
XI. | SHAFTS FOR TRANSMITTING POWER, | 44
XII. | BELTS FOR TRANSMITTING POWER, | 48
XIII. | GEARING AS A MEANS OF TRANSMITTING POWER, | 51
XIV. | HYDRAULIC APPARATUS FOR TRANSMITTING POWER, | 53
XV. | PNEUMATIC MACHINERY FOR TRANSMITTING POWER, | 55
XVI. | MACHINERY OF APPLICATION, | 57
XVII. | MACHINERY FOR MOVING AND HANDLING MATERIAL, | 60
XVIII. | MACHINE COMBINATION, | 67
XIX. | THE ARRANGEMENT OF ENGINEERING ESTABLISHMENTS, | 71
XX. | GENERALISATION OF SHOP PROCESSES, | 74
XXI. | MECHANICAL DRAWING, | 78
XXII. | PATTERN MAKING AND CASTING, | 90
XXIII. | FORGING, | 100
XXIV. | TRIP-HAMMERS, | 106
XXV. | CRANK-HAMMERS, | 108
XXVI. | STEAM-HAMMERS, | 109
XXVII. | COMPOUND HAMMERS, | 112
XXVIII. | TEMPERING STEEL, | 114
XXIX. | FITTING AND FINISHING, | 118
XXX. | TURNING LATHES, | 121
XXXI. | PLANING OR RECIPROCATING MACHINES, | 128
XXXII. | SLOTTING MACHINES, | 134
XXXIII. | SHAPING MACHINES, | 135
XXXIV. | BORING AND DRILLING, | 136
XXXV. | MILLING, | 140
XXXVI. | SCREW-CUTTING, | 143
XXXVII. | STANDARD MEASURES, | 145
XXXVIII. | GAUGING IMPLEMENTS, | 147
XXXIX. | DESIGNING MACHINES, | 152
XL. | INVENTION, | 159
XLI. | WORKSHOP EXPERIENCE, | 165

ЭКОНОМИКА ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПРОЦЕССОВ В МАСТЕРСКОЙ.

ВВЕДЕНИЕ.

Добавляя еще одну книгу к большому числу изданий, посвященных механике, и особенно к тому классу, который посвящен так называемому машиностроению, будет уместно объяснить некоторые причины подготовки настоящей работы; и поскольку эти объяснения составят часть самой работы и будут направлены на предмет, представляющий интерес для учащегося, они включены во Введение.

Во-первых, я замечу, что среди наших многочисленных книг по механическим дисциплинам нет таких, которые были бы направлены на обучение учеников инженеров; по крайней мере, нет таких, которые были бы направлены на ту часть механического образования, которую труднее всего освоить — способность анализировать и делать выводы из обыденных вещей.

Наши учебники, доступные для учеников, состоят в основном из математических формул, относящихся к силам, свойствам материалов, примерам практики и так далее, но не рассматривают работу машин или конструктивные манипуляции, упуская ту важнейшую часть механического образования, которая заключается в специальных знаниях, в отличие от общих.

Теоремы, формулы, константы, таблицы и правила, которые обычно называют принципами механики, в некотором смысле являются лишь символами принципов; и, как доказывают многие факты, учащийся может освоить теории и символы механических принципов, но при этом не быть способным применить такие знания на практике.

Принцип в механике может быть известен и даже знаком учащемуся, не будучи при этом логически понятым; можно даже сказать, что и теорию, и практику можно изучить, не обладая способностью связать и применить эти две вещи. Человек может, например, понимать геометрию зубчатой передачи и то, как проектировать зубья правильной формы для различных видов колес, как рассчитывать пропорции и располагать спицы, ободья, ступицы и так далее; он может также понимать практическое применение колес как средства изменения или передачи движения, но между этим знанием и готовым колесом лежит длинная цепь сложных процессов, таких как изготовление моделей, формовка, литье, растачивание и подгонка. Далее возникают другие условия, связанные с работой колес, такие как адаптация, износ, шум, случайные нагрузки, наряду со многими другими вещами, столь же важными, как эпициклоидальные кривые или другие геометрические задачи, относящиеся к колесам.

Учебники, относящиеся к конструированию, обычно состоят из примеров, чертежей и объяснений машин, передач, инструментов и так далее; такие примеры, несомненно, полезны для учащегося, но в большинстве случаев он может изучить сами машины, а придя в мастерскую, сразу сталкивается не только с машинами, но и с их работой. Примеры и чертежи относятся к тому, как машины сконструированы, но когда учащийся переходит к реальной работе машин, возникает новая и более интересная проблема — почему они сконструированы именно так.

Разница между тем, как сконструировано оборудование, и тем, почему оно так сконструировано, весьма велика. Эту разницу читателю следует иметь в виду, поскольку именно на второй вопрос будет в основном направлена настоящая работа. Будет предпринята попытка — несомненно, в некоторых случаях несовершенная — вывести из практики причины, которые привели к определенным формам машин и к обычным процессам производственных манипуляций в мастерской. В сознании учащегося, будь то ученик или студент, наиболее сильна тенденция исследовать, почему определенные пропорции и расположение верны, а другие — нет, почему операции в мастерской проводятся одним способом, а не другим? Это естественный образ мышления, и естественный путь поиска и исследования — дедуктивный.

Ничто не может быть более неразумным, чем ожидать, что ученик инженера начнет с индуктивного курса изучения и рассуждения о механике. Даже если бы разум был способен на такой курс, что нельзя предположить в столь сложной и обширной области, как механика, возник бы недостаток интереса и отсутствие видимой цели, что препятствовало бы прогрессу. Любой рациональный взгляд на этот вопрос, вместе со всеми фактами, которые можно привести, указывает на вывод, что ученики должны учиться дедуктивно и что некоторая практика должна сопровождать или предшествовать теоретическим занятиям. Как скучно и бесцельно кажется молодому человеку, когда он корпит над «суммой квадратов катетов прямоугольного треугольника», не зная цели, для которой эта задача должна быть применена; он обычно задается вопросом, зачем вообще были придуманы такие озадачивающие теоремы и какое отношение они могут иметь к практическим делам жизни. Но если бы тот же учащийся случайно увидел строителя, выверяющего фундамент с помощью правила «шесть, восемь и десять», и обнаружил бы в этой операции применение той самой утомительной задачи о «сумме квадратов», он сразу же проявил бы новый интерес к предмету; то, что раньше было утомительным и бесцельным, теперь показалось бы полезным и интересным. Предмет стал бы увлекательным, и учащийся с новым рвением продолжил бы прослеживать связь между практикой и другими подобными задачами. Ничто так не вдохновляет учащегося, как контакт с практикой; естественная тенденция, как было сказано ранее, состоит в том, чтобы действовать дедуктивно.

Несколько лет назад, или даже в настоящее время, многие используемые школьные учебники, рассматривающие механику в связи с натурфилософией, составлены так, что мешают учащемуся получить верное представление о силе, энергии и движении; эти элементы смешивались с различными агентами передачи, такими как колеса, клинья, рычаги, винты и так далее. Учащегося учили называть эти вещи «механическими силами», что бы это ни значило, и вычислять их мощность как механические элементы. Таким образом, в сознании закреплялось, чему многие могут засвидетельствовать, ошибочное представление о соотношении между энергией и средствами ее передачи; эти две вещи смешивались, так что годы, а часто и целая жизнь, не помогали избавиться от идеи, что энергия и механизм — это одно и то же. К такому обучению можно проследить почти все грубые идеи о механике, так часто встречающиеся среди тех, кто хорошо осведомлен в других вопросах. Однако в великом переходе от эмпирических правил к доказанным константам, от специальных и экспериментальных знаний к применению науки в механических искусствах мы можем зайти слишком далеко. Стимулов заменить специальные знания общими так много, что это может привести нас к забвению или недооценке той части, которая не может быть охвачена общими правилами.

Труд, грязь и самоотречение, неотделимые от приобретения специальных знаний в механических искусствах, являются вескими причинами для повышения важности и полноты теоретических знаний, и хотя постоянной целью должно быть — как оно и есть — приведение всего, даже манипулятивных процессов, насколько это возможно, к общим правилам, нельзя забывать, что в этом направлении есть предел.

В Англии и Америке зла, возникающие из ложной или завышенной оценки чисто теоретических знаний, до сих пор удавалось избежать. Наши мастерские все еще остаются, и долго будут оставаться, нашими технологическими школами. Денежная стоимость чисто теоретической подготовки падает так быстро, что можно сказать, мы прошли точку реакции, и важность глубоких практических знаний начинает ощущаться сильнее, чем несколько лет назад. Только в тех странах, где отсутствуют реальное производство и другие практические испытания, можно совершить серьезную ошибку относительно того, что должно составлять образование в области механики. Наши мастерские, если другие средства подведут, установят такой стандарт; и обнадеживает то, что здесь и там среди призывов к техническому обучению звучит предостережение относительно используемых средств.

Во время заседания Британской научной ассоциации в Белфасте (1874 г.) комитет, назначенный для исследования средств преподавания физических наук, сообщил, что «самым серьезным обнаруженным препятствием было отсутствие в сознании учеников твердого и ясного понимания конкретных фактов, формирующих основу мыслительных процессов, которые они призваны изучать; и что использование учебников должно быть подчинено посещению лекций и демонстраций».

Здесь, в отношении преподавания науки, и со стороны авторитета, который должен вызывать наше высочайшее доверие, мы имеем ясное изложение условий, окружающих техническое обучение, с той, однако, разницей, что в последнем «демонстрация» имеет величайшее значение.

Профессор Джон Свит из Корнеллского университета в Америке во время выступления перед классами машиностроения в том же году использовал следующие слова: «Вам будут платить не за то, что вы «знаете», а за то, что вы можете «выполнить», — это должно измерять ценность того, чему вы здесь учитесь». Эти несколько слов содержат истину, которая заслуживает серьезного рассмотрения каждым студентом-инженером или учеником; как максима, она проявится и будет применима почти ко всему в последующей практике.

Теперь я перехожу к непосредственному разговору о настоящей работе и ее целях. Можно утверждать, что книга не может зайти дальше в рассмотрении механических манипуляций, чем позволяют принципы или правила, и что книги по необходимости должны ограничиваться тем, что можно назвать общими положениями. В некотором смысле это верно, и действительно, очень трудно писать о машинных операциях и цеховых процессах; но причина в том, что машинные операции и цеховые процессы не были сведены к принципам или рассмотрены так же, как нагрузки, пропорции, свойства материалов и так далее. Я не утверждаю, что манипулятивные процессы можно так обобщить — это было бы невозможно; тем не менее многое можно сделать, и многие вещи, рассматриваемые как специальные знания, могут быть представлены таким образом, чтобы подпадать под принципы и, таким образом, стать способными к логическому исследованию.

Авторы, пишущие на механические темы, как правило, обладают только теоретическими знаниями и, следовательно, редко имеют дело с процессами в мастерской. Практические инженеры, которые прошли успешный опыт и приобрели те знания, которые труднее всего даются ученикам, как правило, не имеют ни склонности, ни стимулов писать книги. Изменения в манипуляциях происходят так часто, а операции так разнообразны, что практические люди боятся критики, которую могут вызвать такие изменения и различия во мнениях; к этому можно добавить, что становление практическим инженером-механиком поглощает слишком большую часть жизни, чтобы оставить время для других квалификаций, необходимых при подготовке книг. По этим причинам «манипуляции» были заброшены, и по тем же причинам они должны быть несовершенно рассмотрены здесь. Цель состоит не столько в том, чтобы обучить процессам в мастерской, сколько в том, чтобы указать, как их лучше всего изучить, при этом читатель по большей части упражняет собственное суждение и способности к рассуждению. Будет предпринята попытка указать, как каждая простая операция управляется некоторым общим принципом и как из таких операций, прослеживая принцип, лежащий в основе, можно сделать логические выводы о том, что правильно или неправильно, целесообразно или нецелесообразно. Таким образом, как предполагается, можно установить более тесную связь между теорией и практикой, и учащийся придет к осознанию того, что он должен полагаться только на свои способности к рассуждению; что формулы, правила, таблицы и даже книги — это лишь вспомогательные средства для этой способности к рассуждению, которая одна может освоить и объединить символ и сущность.

Никакие вычисления, чертежи или демонстрации любого рода не будут использованы, чтобы избавить разум читателя от заботы о запоминании и зависимости от собственных усилий. Чертежи, константы, формулы, таблицы, правила, со всем, что относится к вычислениям в механике, уже представлены во многих отличных книгах, к которым нечего добавить, и такие книги можно изучать одновременно с тем, что представлено здесь.

Книга была подготовлена с полным осознанием того факта, что то, чему может научиться ученик, а также время, затраченное на обучение, измеряются личным интересом к изучаемому предмету, и что такой личный интерес со стороны ученика необходим для постоянного успеха в качестве инженера. Общая сухость и недостаток интереса должны в этом, как и во всех случаях, быть характерной чертой любого текста, посвященного механическим темам: некоторые разделы, несомненно, будут открыты для этого обвинения, особенно в первой части книги; но есть надежда, что здравый смысл читателя не позволит ему поспешно пролистывать первую часть, чтобы увидеть, что сказано в конце о литье, ковке и подгонке, и заставит его читать ее по порядку, что в конечном итоге будет лучше для читателя и, безусловно, справедливо по отношению к автору.

ГЛАВА I. ПЛАНЫ ОБУЧЕНИЯ.

Изучая предмет прикладной механики и производственных процессов в мастерской, учащийся может увидеть, что знания, которые должны приобрести ученики, можно разделить на два отдела, которые можно назвать общими и специальными. Общие знания относятся к инструментам, процессам и операциям, насколько их конструкция и действие могут быть поняты из общих принципов, без специального или экспериментального обучения. Специальные знания — это те, которые основаны на эксперименте и могут быть приобретены только из специальных, в отличие от общих, источников.

Чтобы сделать это более понятным: законы сил, пропорции деталей, прочность материалов и так далее — это предметы общих знаний, которые можно получить из книг и понять без помощи знакомства с техническими условиями способа конструирования или манеры работы машин; но как конструировать правильные модели для литья или как детали машин должны формоваться, коваться или подгоняться — это специальные знания, которые должны относиться к конкретным случаям. Пропорции шкивов, подшипников, винтов или других регулярных деталей машин могут быть изучены из общих правил и принципов, но ручное мастерство, которое входит в изготовление этих изделий, не может быть изучено иначе, как путем наблюдения и опыта. Общий дизайн или расположение металла в станинах машин могут в значительной степени основываться на правилах и константах, имеющих общее применение; но, как и в случае с колесами, планы формовки таких станин машин не регулируются постоянными правилами и не выполняются единообразным способом. Могут использоваться модели разных видов; формы могут быть сделаны разными способами, с большими или меньшими затратами; металл может быть смешан для получения твердого или мягкого литья, прочного или слабого; условия, при которых заливается металл, могут определять плотность или усадку — вещи, которые определяются специальными, а не общими условиями.

Важность того, чтобы начинающий научился разделять то, что ему предстоит изучить, на эти два отдела — специальные и общие, имеет преимущество в придании систематичности его планам и указании на ту часть его образования, которая должна быть приобретена в мастерской и путем практического опыта. Время и возможности, которые могли бы быть посвящены изучению технических манипуляций литейного цеха, например, были бы потрачены ненадлежащим образом, если бы они были посвящены металлургической химии, поскольку последнюю можно изучать отдельно от практических манипуляций в литейном цехе и без возможности наблюдать за операциями литья.

Можно также отметить, что специальные знания, вовлеченные в прикладную механику, в основном должны собираться и сохраняться путем личного наблюдения и памяти, и что эта часть является большей; все формулы, относящиеся к конструированию машин, могут быть изучены за более короткое время, чем требуется для освоения и понимания операций, которые могут выполняться на токарном станке. Следовательно, первые уроки, усвоенные, когда ум заинтересован и активен, должны, насколько это возможно, включать все, что является специальным; короче говоря, нельзя упускать ни одной возможности изучить специальные манипуляции. Если на глаза попадается модель колеса, изучите способ, которым она собрана, величину уклона и то, как она формуется, а также определите, имеют ли зубья истинные циклоидальные кривые.

Когда-то почти все механические знания относились к классу, называемому специальными, а производственные процессы в мастерской регулировались эмпирическими правилами и произвольными мнениями квалифицированных рабочих; ученик приходил в мастерскую, чтобы изучить ряд таинственных операций, которые нельзя было определить на основе принципов и которые можно было понять только путем специальной практики и экспериментов. Расположение и пропорции механизмов также определялись мнениями квалифицированных рабочих и, подобно манипуляциям в мастерской, часто скрывались от ученика, и то, что он хранил в своей памяти по окончании ученичества, было всем, что он приобрел. Тенденция этого заключалась в том, чтобы возвысить тех, кто был счастливым обладателем сильных природных способностей, и принизить положение тех, кому меньше повезло в вопросе механического «гения», как это называлось. Способность подготавливать правильные проекты и добиваться успеха в оригинальных планах приписывалась своего рода интуитивной способности ума; короче говоря, механические искусства пятьдесят лет назад были окружены суеверием иного рода, но по своему влиянию таким же, как суеверие в других областях знаний.

Но теперь все изменилось: природные явления были объяснены как не что иное, как действие регулярных законов; так же и механические манипуляции были объяснены как состоящие в применении общих принципов, еще не полностью понятых, но достаточно изученных, чтобы ученик с солидным образованием, хорошими способностями к рассуждению и решительными усилиями мог проложить себе путь там, где раньше его приходилось выпрашивать. Количество специальных знаний в механических манипуляциях, того, что является нерегулярным и модифицируется специальными условиями, постоянно уменьшается по мере того, как продолжаются обобщение и совершенствование.

Другой вопрос, который следует рассмотреть, заключается в том, что ученик-инженер, оценивая то, что ему предстоит изучить, не должен упускать из виду тот факт, что то, что квалифицирует инженера сегодня, будет далеко не соответствовать стандарту, который установит другое поколение, и тому периоду, на который придется его практика. Я упоминаю об этом потому, что это будет иметь большое значение для концепций, которые учащийся сформирует о том, что он видит вокруг себя. Предвидеть улучшения и изменения — это не только высшая способность, которой может надеяться достичь инженер-механик, но и ключ к его успеху.

Изучая историю великих достижений в механических искусствах, можно увидеть, что успех в основном зависел от предсказания будущих потребностей, а также от способности удовлетворять такие потребности, и что коммерческая ценность механических улучшений часто измеряется условиями, которые сами улучшения предвосхищают. Изобретение сверл машинного производства, например, было лишь небольшим делом; но спрос, который вырос с тех пор и благодаря их существованию, сделал это улучшение очень ценным. Формованные подшипники для валов также были пустяковым улучшением, когда они были впервые сделаны, но с тех пор это повлияло на машиностроение в Америке таким образом, что придало изобретению большое значение.

Обычно бесполезно и неразумно ожидать или искать радикальных изменений или кардинальных улучшений в производстве машин или применении машин, но важно при изучении того, как конструировать и применять механизмы, одновременно учитывать средства предвидения того, что произойдет в будущем. Внимание учащегося может, например, быть направлено на разделение труда, улучшения в системе мастерской, как и где коммерческие интересы зависят от машин, какие страны, вероятно, будут развивать производство, влияние паровых молотов на ковку, более широкое использование стали, когда она удешевляется улучшенными процессами ее производства, разделение механической промышленности на специальные отрасли, какой вид машин может стать основным, такой как валы, шкивы, колеса и так далее. Эти вещи упоминаются наугад, чтобы указать, что имеется в виду под взглядом в будущее, а не только в настоящее.

Продолжая эту тему будущих улучшений, можно предположить, что инженер, который понимает применение и работу некоторой специальной машины, принципы, которые управляют ее движениями, выносливость трущихся поверхностей, направление и величину нагрузок, а также понимает принципы распределения материала, расположения и пропорций — что такой инженер сможет конструировать машины, планы которых не будут существенно изменены до тех пор, пока природа операций, к которым применяются машины, остается прежней.

Доказательство этого положения представлено в случае со стандартными станками для резки металла, классом оборудования, который в течение многих лет получал самое пристальное внимание со стороны наших лучших инженеров-механиков.

Стандартные инструменты для токарной, сверлильной, строгальной, расточной и других видов обработки изменились мало за последние двадцать лет и, вероятно, останутся почти такими же в будущем. Токарный или строгальный станок, изготовленный первоклассным предприятием двадцать лет назад, во многих случаях имеет ту же производительность и стоит почти столько же, сколько станки современной конструкции — тест, который больше, чем любой другой, определяет их сравнительную эффективность и истинную ценность сделанных улучшений. Планы станин для станков были изменены, и было добавлено много улучшений в деталях; однако, в целом, можно с уверенностью предположить, как было сказано ранее, что стандартные инструменты для резки металла достигли такого состояния совершенствования, которое исключает любые радикальные изменения в будущем, до тех пор, пока операции по резке металла остаются прежними.

Это состояние совершенствования, которое было достигнуто в производстве станков, является не только результатом мастерства, затраченного на такие инструменты, но и потому, что, как примечательное исключение, они являются агентами собственного производства; то есть станки производят станки, и производитель, безусловно, должен стать квалифицированным в конструировании инструментов, которые он постоянно использует в своем собственном бизнесе. Эта особенность производства станков часто упускается из виду инженерами, и проводятся несправедливые сравнения между машинами этого класса и теми, которые направлены на обработку древесины и другие производственные процессы, которые машинисты, как правило, не понимают.

Отмечая причины и условия, которые привели к этому совершенству в производстве станков, и то, насколько они применимы в случае других классов оборудования, в некоторой мере укажет на вероятные улучшения и изменения, которые принесет будущее.

Функции и адаптации механизмов составляют, как уже объяснялось, науку машиностроения. Функции машины являются фундаментом, на котором основываются ее планы; следовательно, функции машины и машинный эффект — это вопросы, на которые внимание ученика должно быть направлено в первую очередь.

В классе механических знаний, который был определен как общий, конструирование стоит на третьем месте: сначала функции машины; затем планы или адаптация машин; и в-третьих, способ конструирования машин. Это должен быть порядок изучения, которому следует следовать при изучении механических манипуляций. Вместо того чтобы изучать, как устроены сверлильные, строгальные станки или токарные станки, затем планы их конструирования, а потом принципы их работы, что является обычным курсом, учащийся должен изменить порядок, изучая сначала сверление, строгание и точение как операции; затем адаптацию инструментов для этих целей; и в-третьих, планы конструирования таких инструментов.

Применительно к паровым двигателям то же правило остается в силе. Пар как движущий агент должен изучаться первым, затем работа паровых машин и, наконец, конструирование паровых двигателей. Это правило, которое может не применяться во всех случаях, но исключений мало.

Чтобы проследить ту же цепочку рассуждений еще дальше и показать, что можно получить благодаря методу и системе в изучении механики, можно предположить, что функции машины состоят в применении энергии, и поэтому энергию следует изучать первой; об этом может быть только одно мнение. Учащийся, который берется освоить даже элементарные принципы механики, не сформировав предварительно верного представления об энергии как об элементе, в некоторой мере тратит свое время и растрачивает свои усилия.

Любая истина в механике, даже действие «механических сил», о которых упоминалось ранее, воспринимается с налетом таинственности, если сначала не понята природа энергии. Практическая демонстрация, повторенная сто раз, не создает убеждения в истинности механических положений, если не поняты принципы работы.

Ученик может узнать, что энергия не увеличивается и не уменьшается при передаче через ряд колес, которые изменяют как скорость, так и силу, и он может поверить в это положение, не имея «убеждения» в его истинности. Он должен сначала научиться рассматривать энергию как постоянный и неразрушимый элемент — нечто, что можно взвесить, измерить и передать, но не создать или уничтожить с помощью механизма; тогда природа механизма может быть понята, но не раньше.

Получить верное понимание природы энергии для начинающего отнюдь не является той трудностью, которая обычно предполагается; и когда оно однажды достигнуто, истина озарит разум, как внезапное открытие, и навсегда после этого будет ассоциироваться с механизмом и движением, где бы они ни были увидены. Учащийся впоследствии обнаружит, что анализирует поток воды, движение на улицах, движение кораблей и поездов; даже акт ходьбы станет проявлением энергии, все ясным и понятным, без того налета таинственности, который иначе неотделим от явлений движения. Если учащийся пойдет дальше и изучит связь между теплом и силой, механический эквивалент тепла при развитии в силу и движение, и обратное преобразование энергии в тепло, он начнет с основы того, что должно составлять глубокое знание механики, без которого ему придется постоянно действовать с трудностями.

Я хорошо осведомлен о популярном мнении, что такие предметы слишком абстрактны, чтобы быть понятыми практическими механиками — предположение, которое основывается главным образом на том факте, что предмет тепла и движения обычно не изучается и был слишком недавно продемонстрирован научным путем, чтобы вызвать доверие и внимание; но предмет на самом деле не более труден для понимания в элементарном смысле, чем отношение между движением и силой, проиллюстрированное в «механических силах» школьных учебников, которые ни один ученик никогда не понимал и никогда не поймет, кроме как сначала изучив принципы силы и движения, независимо от механических агентов, таких как винты, рычаги, клинья и так далее.

Следует сожалеть, что не было книг, специально подготовленных для обучения студентов-механиков отношениям между теплом, силой, движением и практическим механизмом. Предмет, конечно, рассматривается очень подробно в современных научных трудах, но не связан с работой машин таким образом, чтобы быть легко понятым начинающими. Трактат по этому предмету под названием «Корреляция и сохранение сил», опубликованный издательством D. Appleton & Co. в Нью-Йорке, пожалуй, является такой хорошей книгой по этому предмету, на которую можно сослаться в настоящее время. Работа содержит статьи, написанные профессорами Карпентером, Гроувом, Гельмгольцем, Фарадеем и другими, и имеет преимущество расположения в виде коротких разделов, которые охватывают предмет, не делая его утомительным.

Что касается книг и чтения, ученик должен обеспечить себя справочными материалами. Одной книги, причем лучшей, которую можно получить по каждой из различных отраслей инженерии, достаточно для начала. Карманная книга для справок, такая как Моулсворта или Нистрома, полезна и всегда должна быть под рукой. Для общего чтения ничто не сравнится с научными и техническими журналами, которые сейчас так полны всякого рода информации. Помимо того, что они отмечают текущий прогресс инженерной индустрии во всех частях мира, они содержат почти все остальное, что потребуется учащемуся.

Будет обнаружено, что информация об улучшениях и механическом прогрессе, которую учащийся может почерпнуть из серийных изданий, всегда может быть обменена на специальные знания в его общении с квалифицированными рабочими, у которых нет возможности или средств читать самостоятельно; и то, что ученик может прочитать и узнать за час, часто можно «обменять» на экспериментальные знания, на приобретение которых ушли годы.

(1.) На какие два отдела можно разделить знания о конструктивной механике? — (2.) Приведите свой собственный пример, чтобы различить специальные и общие знания. — (3.) Каким образом в основном приобретаются специальные знания? — (4.) Каков был эффект научных исследований на специальные знания? — (5.) Что подразумевается под разделением труда? — (6.) Почему инженерные инструменты изменились меньше, чем большинство других видов оборудования за последние двадцать лет? — (7.) Что подразумевается под функциями машины; адаптацией; конструированием? — (8.) Почему название «механические силы» было применено к винтам, рычагам, клиньям и так далее? — (9.) Можно ли представить энергию как элемент или принцип, независимый от механизма?

ГЛАВА II. МАШИНОСТРОЕНИЕ.

Эта работа, как уже объяснялось, будет посвящена машиностроению, и ввиду различия во мнениях, которое существует относительно того, что охватывает машиностроение, и различного смысла, в котором применяется этот термин, будет уместно объяснить, что здесь имеется в виду.

Я не знаю, чтобы кто-то определил, что составляет гражданское строительство или машиностроение, как отличающиеся друг от друга, и здесь не предполагается устанавливать какой-либо стандарт, кроме как для цели объяснения смысла, в котором будут использоваться термины; однако кажется, что существует четкая линия различия, которая, если она не согласуется с популярным использованием терминов, по крайней мере, кажется, обеспечивается самой природой бизнеса. Поэтому будет принято, что машиностроение относится к динамическим силам и работам, которые включают движение машин, и охватывает условия работы машин, такие как торсионные, центробежные, прерывистые и нерегулярные нагрузки в механизмах, возникающие из движения; выносливость трущихся поверхностей, конструктивные процессы изготовления машин и машинный эффект при преобразовании материала — короче говоря, агенты для преобразования, передачи и применения энергии.

Гражданское строительство, когда о нем говорят, будет предполагаться как относящееся к работам, которые не включают движение машин или использование энергии, а имеют дело со статическими силами, прочностью, природой и расположением материала при постоянных нагрузках или при измеренных нагрузках, долговечностью и сопротивлением материала, строительством мостов, фабрик, дорог, доков, каналов, плотин и так далее; также нивелированием и геодезией. Это соответствует наиболее распространенному использованию термина «гражданское строительство» в Америке, но сильно отличается от его применения в Европе, где гражданское строительство понимается как включающее конструирование машин, а термин «инженерия» применяется к обычным производственным процессам.

Гражданское строительство, в принятом для этого термина значении, стало почти чистой математической наукой. Константы доказаны и установлены почти для каждого вычисления; прочность и долговечность материалов, благодаря длительным и повторяющимся испытаниям, стали хорошо понятны; и, как в случае со станками, единообразие практики среди инженеров-строителей и совершенство их работ свидетельствуют о том, насколько гражданское строительство стало истинной наукой, и доказывают, что принципы, вовлеченные в строительство постоянных сооружений, хорошо понятны.

Чтобы оценить, сколько еще предстоит узнать в машиностроении, нам нужно только применить тот же тест, и когда мы противопоставляем большое различие между конструкциями машин и разнообразие их работы, даже когда они применяются для схожих целей, их несовершенство сразу становится очевидным. Однако следует учитывать, что если бы правила конструирования были единообразными, а принципы работы машин были бы так же хорошо поняты, как прочность и расположение материала в постоянных структурах, все равно оставалась бы трудность адаптации к новым процессам, которые постоянно развиваются.

Если бы паровой двигатель, например, сорок лет назад был доведен до такого состояния совершенствования, чтобы конструироваться со стандартными пропорциями и расположением для стационарных целей, все правила, константы и данные любого рода, которые были собраны и доказаны, были бы мало полезны при адаптации паровых двигателей к железным дорогам и целям навигации.

Машиностроение силой обстоятельств было разделено на отрасли, относящиеся к инженерным инструментам, железнодорожному оборудованию, морским двигателям и так далее; каждая из которых составляет профессию внутри себя. Потребуется самое тщательное изучение, чтобы освоить общие принципы, а затем дальнейшие усилия, чтобы приобрести мастерство в какой-то специальной отрасли, без чего в наши дни мало шансов на успех.

Освоить различные детали производства машин, включая черчение, литье, ковку и подгонку, само по себе является работой, равной большинству профессиональных занятий, не говоря уже о ручном мастерстве; а когда мы добавляем функции машин и их применение, генерацию и передачу энергии, с другими вещами, которые обязательно будут включены в практику, задача принимает пропорции, которые делают ее безнадежной. Кроме того, работа по поддержанию прогресса в механических искусствах требует постоянного накопления знаний; и это немалый труд — быть в курсе постоянных изменений и улучшений, которые происходят во всех частях мира, которые могут в любое время модифицировать и изменить как машины, так и процессы. Но немногие люди, даже при самых благоприятных условиях, смогли квалифицировать себя как компетентные инженеры-механики раньше сорока лет.

Одной из самых ранних забот ученика должно быть избавление своего ума от того, что я назову романтикой машиностроения, почти неотделимой от таких взглядов, которые часто приобретаются в технологических школах. Он должен помнить, что это не наука, которую он изучает, и что математика имеет дело только с одной отраслью того, что предстоит изучить. Специальные знания, или то, что не подпадает под сферу общих принципов, должны быть получены самым практическим путем, ценой тяжелой работы, ушибленных пальцев и пренебрежения многим из того, что мир называет благородством.

Заглядывая в будущее, ученик может видеть поле для инженера-механика, расширяющееся со всех сторон. По мере того как строительство постоянных сооружений становится более устоявшимся и единообразным, применение энергии становится более разнообразным и развивает проблемы большей сложности. Не успело какое-то великое улучшение, как железные дороги и паровое судоходство, устояться в системе и регулярности, как начинаются новые предприятия. Чтобы компенсировать взятие на себя такой великой работы, как изучение машиностроения, существует очень важное преимущество исключительности призвания — условие, которое возникает из его трудностей. Если есть многому учиться, есть также много чего получить, изучая это. Действительно, редко бывает, чтобы эффективный инженер-механик не смог занять место доверия и чести или накопить состояние с помощью своего призвания.

Если нужен инженер-строитель для геодезической съемки железных дорог, строительства доков, мостов, зданий или постоянных сооружений любого рода, есть десятки людей, готовых к этому месту и квалифицированных для выполнения обязанностей; но если нужен инженер для проектирования и конструирования машин, такого человека найти нелегко, а если он найден, остается важный вопрос компетентности; ибо работа не похожа на строительство постоянных сооружений, где несколько человек могут и будут выполнять задачу очень похожим образом, и, возможно, одинаково хорошо. В конструировании машин все иначе; успех будет прямо пропорционален способностям инженера, у которого будет мало прецедентов и еще меньше принципов, чтобы направлять его, и обычно он должен начинать, полагаясь главным образом на свои специальные знания о работе и применении таких машин, которые он должен сконструировать.

(1.) Как можно отличить машиностроение от гражданского строительства? — (2.) Какой тест можно применить для определения прогресса, достигнутого в любой отрасли инженерии? — (3.) Каковы некоторые из условий, которые препятствуют использованию констант в конструировании машин? — (4.) Станет ли машиностроение более точным и научным? — (5.) Назовите некоторые из основных отраслей машиностроения. — (6.) Какая из них является наиболее обширной и важной?

ГЛАВА III. ИНЖЕНЕРИЯ КАК ПРИЗВАНИЕ.

В абстрактном смысле можно утверждать, что достоинство любого занятия есть или должно быть равно количеству блага, которое оно приносит, и влиянию, которое оно оказывает на улучшение человечества. Социальный ранг тех, кто занят различными видами деятельности, в разных странах и в разные эпохи определялся различными стандартами. Физическая сила и мужество, наследственные привилегии и другие вещи, которые когда-то рекомендовали людей для продвижения, в большинстве стран ушли в прошлое или рассматриваются как вопросы, не имеющие большого значения, и весь цивилизованный мир согласился на одном общем стандарте: что знания и их правильное использование должны быть высшим и самым почетным достижением, к которому люди могут стремиться.

Может быть бесполезно или даже неправильно проводить неблагоприятные сравнения между различными призваниями, которые все полезны и необходимы, и этот вопрос не вводится здесь с какой-либо целью возвеличивания инженерной профессии; по некоторым причинам жаль, что эта тема вообще упоминается, но слишком много можно получить от того, что ученик испытывает гордость и любовь к своему призванию, чтобы пройти мимо вопроса о его достоинстве как занятия, не обратив на него внимания. Перчатка была брошена, и сравнение спровоцировано несправедливым и неразумным местом, которое политик, метафизик и моральный философ в прошлом отводили наукам и конструктивным искусствам. Поэзия, метафизика, мифология, война и суеверия в свое время поглощали литературу мира и составляли предмет того, что считалось единственным образованием.

За полвека все изменилось; применение наук, использование природных сил, производство, транспортировка материалов, подготовка и распространение печатных материалов и другие великие вопросы человеческого интереса стали формировать наши законы, контролировать торговлю, устанавливать новые отношения между людьми и странами — короче говоря, революционизировали мир. Столь быстрым было это изменение, что оно опередило способности восприятия, и люди просыпаются, как от сна, чтобы обнаружить, что ими управляет новый хозяин.

Рассматривая материальный прогресс как состоящий прежде всего в демонстрации научных истин, а во-вторых, в их применении для полезных целей, мы можем увидеть положение инженера как агента в этой великой работе по реконструкции, которая сейчас происходит вокруг нас. Это положение почетное, но его нельзя достичь иначе, как ценой больших усилий и отказа от всего, что может помешать приобретению знаний во время ученичества и учебе, которая должна последовать.

Инженер-механик имеет дело главным образом с природными силами и их применением к преобразованию материалов и транспортировке. Его призвание включает в себя трудные обязанности; он сталкивается с тем, что является грубым и отталкивающим, а также с тем, что является научным и утонченным. Он должен включить смазку, грязь, ручной труд, нежелательные ассоциации и опасность в ученичество, иначе довольствоваться тем, что останется, не понимая полностью свою профессию.

(1.) Что должно определять социальный ранг промышленных призваний? — (2.) Почему физические науки и механические искусства достигли столь почетного положения? — (3.) Как можно описать общую цель инженерных искусств? — (4.) В чем разница между наукой и искусством, как эти термины обычно используются в связи с практической промышленностью?

ГЛАВА IV. УСЛОВИЯ УЧЕНИЧЕСТВА.

Если бы моральные влияния в изучении механики, как и во всех других видах образования, не лежали в основе всего дела, предмет этой главы не был бы введен. Но цель состоит в том, чтобы, насколько это возможно, заметить все, что касается ученика и учащегося, и особенно то, с чем он должен иметь дело в самом начале; поэтому некоторые замечания о характере ученических обязательств будут не лишними. Чтобы успешно и постоянно приобретать информацию или знания любого рода, это должно быть делом свободной воли, а также чувством долга или целесообразности; и все, что способствует созданию любви и уважения к призванию или занятию, становится одним из самых сильных стимулов для его приобретения, и интерес, проявляемый учеником к своему делу, по этой причине сильно зависит от мнений, которые он может иметь относительно характера своего обязательства.

Предмет ученических обязательств кажется в абстрактном смысле только коммерческим, участвующим в природе обычных контрактов, и, несомненно, может быть истолкован так, поскольку является обменом «соображениями», но не дальше. Его сложность установлена тем фактом, что все страны, где существует квалифицированный труд, пытались законодательно регулировать ученичество и определять условия между мастером и учеником; но, помимо предотвращения злоупотребления полномочиями, делегированными мастерам, и в некоторых случаях принуждения к номинальному выполнению условий, определенных в контрактах, такое законодательство, подобно тому, которое предназначено для контроля торговли и бизнеса или мнений людей, не смогло достичь целей, для которых оно предназначалось.

Эта неудача законов в регулировании ученичества, которую факты полностью оправдывают нас в предположении, в значительной степени обусловлена невозможностью применения общих правил к специальным случаям; это можно отнести к тем же причинам, которые делают бесполезным установление ценностей или условий обмена законодательством. Что требуется, так это чтобы мастер, ученик и общественность понимали истинные отношения между ними — ценность того, что дается, и того, что получается с обеих сторон. Когда это будет понято, все дело урегулируется само собой без какого-либо вмешательства со стороны закона.

Предмет сложный и был так сильно затронут влиянием улучшения машин и соответствующим уменьшением того, что можно назвать специальными знаниями, что правила и положения, которые пятьдесят лет назад применялись бы к условиям ученичества, в настоящее время были бы неправильными и несправедливыми. Рассматриваемое в коммерческом смысле, как обмен соображениями или ценностями, ученичество можно рассматривать как другие обязательства; однако то, что ученик дает, а также то, что он получает, одинаково слишком условны и неопределенны, чтобы их можно было оценить по обычным стандартам. Ученик обменивает неквалифицированный или низший труд на технические знания или на привилегию и средства приобретения таких знаний. Мастер, как предполагается, передает своего рода специальные знания, собранные им с большими затратами и трудом, в обмен на выгоду, полученную от неквалифицированного труда учащегося. Эти специальные знания, данные мастером, могут быть переданы за более долгое или короткое время; они могут быть глубокими и ценными или неглубокими и почти бесполезными. Привилегии мастерской могут быть такими, чтобы компенсировать большое количество ценного труда со стороны ученика, или эти привилегии могут быть такого характера, что будут иметь небольшую ценность и научат низшим планам выполнения работы.

С другой стороны, сумма, которую ученик может заработать своим трудом, определяется его природными способностями, интересом к профессиональному росту, а также его взглядом на справедливость условий найма и оценкой тех преимуществ и знаний, которые он получает. Во многих отраслях бизнеса, где характер выполняемых операций в значительной степени однороден и долгое время не подвергался существенным изменениям и улучшениям, условия ученичества определить проще; однако в машиностроении все обстоит иначе: здесь отсутствует единообразие как в методах работы, так и в выпускаемой продукции. Оценить реальную стоимость труда ученика на машиностроительном предприятии не только крайне сложно, но и в некоторой степени невыполнимо даже для людей с большим опытом, искушенных в подобных исследованиях; поэтому не стоит ожидать, что новичок в таких обстоятельствах сможет понять ценность своего труда: обычно он приходит к выводу, что с ним обращаются несправедливо, его услуги оплачиваются недостаточно, а его продвижение идет слишком медленно.

С такими мыслями в голове прогресс будет незначительным, и именно поэтому данная тема рассматривается здесь.

Коммерческая ценность профессиональных или технических знаний обычно пропорциональна количеству времени, усилий и неоплачиваемого труда, затраченных на их приобретение. Эта ценность иногда меняется в зависимости от исключительности той или иной области, ставшей объектом специального изучения. Однако исключительность становится редкостью, поскольку секреты производства и специальные знания вытесняются применением общих принципов; это своего рода искусственная защита, окружающая определенные отрасли промышленности, которая вскоре должна исчезнуть как несправедливая по отношению к обществу и ненужная для успеха.

В деловых отношениях технические знания и профессиональный опыт становятся капиталом и компенсируют деньги или имущество, не подчиняясь никаким общим правилам и не являясь тем, ценность чего закон может определить или для чего может установить условия. Оценка, присваиваемая техническим знаниям, когда они рассматриваются как капитал при организации коммерческих фирм, и везде, где возникает необходимость придать таким знаниям коммерческую ценность, служит лучшим и почти единственным источником, из которого ученик может составить мнение о денежной стоимости того, что он должен приобрести за время своего ученичества.

Ученик поначалу обычно преувеличивает то, что ему предстоит изучить; это представляется ему не только как великое начинание, но и как своего рода тайна, которую он боится не осилить. На следующем этапе, когда он добивается некоторого прогресса, он начинает недооценивать стоящую перед ним задачу и воображать, что основные трудности позади, что он уже освоил все ведущие принципы механики, что, в конце концов, является лишь «мелочью». На третьем этапе к ученику возвращаются его первые впечатления о трудностях его начинания; он начинает видеть свою профессию как ту, что должна включать бесконечные детали, охватывающие вещи, которые можно изучить только в связи с личным опытом; он видит, что «горизонт расширяется по мере удаления», что он едва начал задачу, а не завершил ее — и даже отчаивается в ее окончательном выполнении.

В мастерской учащийся постоянно и часто незаметно приобретает механические знания, наблюдая за происходящими вокруг него операциями; он постоянно пользуется опытом более продвинутых коллег и через общение усваивает правила и обычаи цеха, ведения бизнеса, дисциплины и управления. Он собирает технические термины слесарного, кузнечного и литейного цехов; отмечает операции строгания, точения, сверления и растачивания, а также названия и применение станков, предназначенных для этих операций. Он видит различные способы подъема и перемещения материалов, расположение и взаимосвязь отдельных отделов для облегчения хода производственного процесса; он также узнает, где продается продукция предприятия, обсуждает достоинства и приспособленность того, что строится, что ведет к рассмотрению потребностей, создающих спрос на этот продукт, а также масштабов и характера рынка, на котором он продается.

Все это составляет технические знания, и возможность их приобретения является элементом ценности. Однако общепринятый взгляд на этот вопрос заключается в том, что мастеру ничего не стоит предоставлять эти привилегии — работа в любом случае должна выполняться, и она не замедляется от того, что за ней наблюдают и учатся ученики. С какой бы точки зрения ни смотреть, привилегии инженерных предприятий должны рассматриваться как элемент ценности, который нужно покупать за цену, точно так же, как тонну железа или определенное количество труда; и в коммерческом смысле — как эквивалент для обмена на труд, материалы или деньги. Взамен мастер получает неквалифицированный труд или услуги учащегося; предполагается, что эта услуга предоставляется по сниженной ставке, а иногда и без компенсации, в обмен на привилегии работы на предприятии и полученное обучение.

Оценивая стоимость своих услуг, ученик видит, что сделали его руки, сравнивает это с тем, что сделает квалифицированный рабочий, и оценивает соответственно, полагая, что его заработок пропорционален сделанному; но это ошибка, и для определения истинной стоимости такого неквалифицированного труда должен быть принят совершенно иной стандарт.

В труд ученика, в отличие от квалифицированного труда, должны быть включены дополнительные затраты на управление, потери, которые всегда возникают из-за вынужденной классификации работ, влияние на снижение как качества, так и объема работы, выполняемой квалифицированными рабочими, риск задержки из-за поломок или несчастных случаев, а также потери материалов; кроме того, на учеников должны быть отнесены те же, если не большие, расходы, что и на квалифицированных рабочих, за освещение, помещение, масло, инструменты и конторское обслуживание. На некоторых из наиболее упорядоченных инженерных предприятий предпринимались попытки установить некоторую постоянную оценку труда учеников, но, насколько известно, без определенных результатов в каком-либо случае. Если бы труд ученика не сочетался с квалифицированным трудом, было бы сравнительно легко определить его стоимость; но когда он выступает как статья в совокупности затрат труда, отнесенных на станок или какое-то специальное изделие, трудно, если не невозможно, отделить квалифицированную работу от неквалифицированной.

Еще одним условием ученичества, которое столь же трудно определить, как коммерческую ценность технических знаний или труда ученика, является объем и характер возможностей, которые различные предприятия предоставляют для обучения.

Говоря о технических знаниях, которые предстоит получить, и о привилегиях, предоставляемых учащимся на инженерных предприятиях в общем смысле, конечно, следует исходить из того, что такие предприятия предоставляют полные возможности для изучения какой-либо отрасли работы на основе лучших практик и самым тщательным образом. Однако такие предприятия ранжируются от высшего класса, занимающегося лучшими видами работ, где плата за обучение была бы справедливой, до низшего класса, выполняющего лишь второстепенные виды работ, где от прохождения ученичества можно получить мало преимуществ, если они вообще есть.

Помимо этого недостатка или различия в возможностях, которые могут предоставить предприятия, существует дальнейшее различие, которое следует проводить между инженерным предприятием и тем, которое направлено на производство серийных изделий. Это различие между инженерными работами и производством вполне понятно самим инженерам, но во многих случаях оно не очевидно для тех, кто собирается поступить в ученики, или для их друзей, которые дают им советы. В каждом случае, когда заключаются договоренности, должно быть проведено максимально полное расследование характера предприятия, не только для защиты учащегося, но и для защиты обычных инженерных предприятий в плане преимуществ, которые можно получить от труда учеников. Механик или производитель, который использует в своих операциях только мышечную силу и обычные способности рабочих, может позволить себе платить ученику с самого начала справедливую долю его заработка; но инженерное предприятие, которое разрабатывает оригинальные планы, создает проекты и берет на себя риски, основанные на мастерстве и специальных знаниях, сильно отличается от фабрики. Производить — значит осуществлять регулярные процессы по переработке материала; такие процессы постоянно остаются одними и теми же, или примерно такими же, и не требуют больших технических знаний со стороны рабочих.

Репутация ученика известной фирмы иногда может повлиять на возможность инженера наладить выгодные коммерческие связи, но в целом ученичество ценно лишь постольку, поскольку оно дало существенные знания и навыки; ибо каждый рано или поздно должен спуститься на твердую почву своих реальных способностей и приобретений. Инженерная сфера слишком практична, чтобы признавать тень вместо истинной сущности, и в профессии, которая имеет дело главным образом с фактами, цифрами и позитивной демонстрацией, мало шансов на обман.

Когда ученик подумывает о поступлении на инженерное предприятие, лучше всего навести справки о его репутации у незаинтересованных лиц, которые способны судить о предоставляемых им возможностях. Как правило, каждый владелец станочного цеха воображает, что его собственное предприятие сочетает в себе все элементы инженерного бизнеса — и обычно, чем меньше возможностей для учащихся, тем экстравагантнее эта оценка; поэтому мнения по этому вопросу, чтобы им можно было доверять, должны исходить из незаинтересованных источников.

Что касается платы за обучение, то это вопрос, который должен определяться возможностями, которые предприятие может предоставить для обучения учеников. Чтобы включить опыт во всех отделах инженерного предприятия в течение разумного срока, только те, кто обладает необычайными способностями, могут сделать свои услуги достаточно ценными, чтобы компенсировать то, что они получают; и нет сомнений в том, что договоренности с платой за обучение, когда размер этой платы основан на возможностях, предоставляемых для обучения, являются справедливыми и равноправными.

Однако следует помнить, что соображения, которые в большей степени уравновешивают плату за обучение — такие как срок работы на черчении, проектировании и в конторском обслуживании — могут быть в основном приобретены путем самостоятельных усилий, в то время как практические знания формовки, ковки и слесарной обработки — нет; и ученик, обладающий хорошими природными способностями, может, если он трудолюбив, с помощью книг и возможностей, которые обычно существуют, очень хорошо подготовить себя, не включая в свой курс отделы, требующие платы за обучение.

Наконец, необходимо постоянно помнить, что то, что будет изучено, — это не столько вопрос способностей, сколько усилий, и что средства к успеху не закрыты ни для кого, кто в самом начале составляет правильные планы и настойчиво им следует.

(1.) Почему условия ученических договоров не могут быть определены законом? — (2.) Каким образом улучшения станков влияют на условия ученичества? — (3.) Какие соображения переходят от мастера к ученику? — (4.) Какие от ученика к мастеру? — (5.) Почему конкретная услуга менее ценна, когда она выполняется учеником, а не квалифицированным рабочим? — (6.) Каким образом технические знания могут быть уравновешены или стать капиталом? — (7.) Назовите два основных различия между техническими знаниями и собственностью как составляющими капитала. — (8.) В чем разница между тем, что называется инженерным делом, и обычным производством?

ГЛАВА V. ЦЕЛЬ МЕХАНИЧЕСКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ.

Машиностроение, как и любое другое деловое занятие, направлено на накопление богатства; и поскольку достижение любой цели вернее достигается путем постоянного удержания этой цели в поле зрения, не будет вреда, а возможно, и будет значительная выгода, если ученик в самом начале рассмотрит основную цель, на которую будут направлены его усилия после изучения своей профессии или ремесла. Что касается абстрактного принципа мотивов, то эта тема, конечно, не подходит для рассмотрения в связи с инженерными операциями или производственными процессами в мастерской; но деловые цели имеют практическое применение, которому следует следовать во всей системе промышленных занятий, и их так же уместно рассматривать в связи с машиностроением, как и механические принципы или функции и работу машин.

Себестоимость производства — это элемент, который постоянно модифицирует или улучшает производственные процессы, определяет успех каждого предприятия и должен постоянно учитываться при создании чертежей, моделей, поковок и отливок. Машины строятся из-за разницы между тем, сколько они стоят, и тем, за сколько они продаются — между их производственной себестоимостью и рыночной стоимостью, когда они завершены.

Кажется трудным лишить инженерные занятия романтики, которая часто приписывается этому бизнесу, и свести все к вопросу коммерческой выгоды; но лучше иметь дело с фактами, особенно когда такие факты имеют непосредственное отношение к общей цели. В этих замечаниях нет намерения преуменьшать заслуги многих благородных людей, которые отдали свои средства, свое время, а иногда и свои жизни развитию индустриальных искусств, не надеясь и не желая никакой другой награды, кроме удовлетворения от выполненного долга; но мы имеем дело с фактами, и никакая ложная окраска не должна мешать учащемуся составлять практические оценки практических вопросов.

Следующие положения представят читателю эту тему целей и задач в задуманном смысле:—

Первое. Основная цель машиностроения — коммерческая выгода, прибыль, получаемая от планирования и строительства машин.

Второе. Сумма полученной таким образом выгоды равна разнице между стоимостью строительства машин и рыночной стоимостью машин в готовом виде.

Третье. Разница между тем, сколько стоит планирование и строительство машин, и тем, за сколько они будут проданы, обычно пропорциональна объему инженерных знаний и навыков, примененных в процессах производства.

Это последнее предложение придает вопросу осязаемую форму и указывает, что предмет выгоды должен иметь отношение к тому, что ученик узнает о машиностроении. Успех в инженерном предприятии может быть временно достигнут нелегитимными средствами — такими как искажение информации о мощности и качестве производимой продукции, использование дешевых или неподходящих материалов, или копирование чужих планов, чтобы избежать расходов на инженерные услуги, — но в конечном итоге постоянный успех инженерного бизнеса должен основываться на знаниях и навыках, которые с ним связаны.

Изучая факты, ученик обнаружит, что все по-настоящему успешные предприятия были основаны и построены на механических способностях какого-либо лица или лиц, чье мастерство сформировало базу, на которой вырос бизнес, и что истинное мастерство — это элемент, который в конечном итоге должен привести к постоянному успеху. Материалы и труд, составляющие первоначальную стоимость машин, в среднем для различных классов почти поровну разделены; труд преобладает для более тонких классов машин, а материал — для более грубых видов работ. Предполагается, что материал закупается по одним и тем же ценам как теми, кто обладает низким мастерством, так и теми, кто хорошо квалифицирован, поэтому разница в первоначальной или производственной стоимости машин определяется главным образом мастерством.

Мастерство, в используемом здесь смысле, состоит не только в подготовке планов и различных процессах переработки и формовки материала, но и в общем руководстве предприятием, включая сметы, записи, систему и так далее, которые будут замечены в их обычном порядке. Объем вовлеченного труда и, следовательно, первоначальная стоимость машин в значительной степени зависят от количества требуемых механических процессов и времени, затраченного на каждую операцию; сократить количество этих процессов или операций, сократить время, за которое они могут быть выполнены, и улучшить качество того, что производится, — это дело инженера-механика. Тщательное изучение цеховых операций или процессов, включая проектирование, черчение, формовку, ковку и слесарную обработку, — это секрет успеха в инженерной практике или в управлении производством. Преимущества экономичного дизайна и наиболее тщательно подготовленных чертежей легко нейтрализуются и теряются из-за небрежной или неправильной обработки в мастерской; некомпетентный менеджер может потратить десять фунтов на цеховые процессы, в то время как коммерческий отдел предприятия экономит один фунт за счет тщательной покупки и продажи.

Эта важность цеховых процессов в машиностроении обычно осознается владельцами, но не до конца понимается во всех ее аспектах; ученик может заметить постоянные усилия, которые предпринимаются для увеличения производства инженерных предприятий, что является тем же самым, что и сокращение процессов.

Машина может быть механически правильной, организованной с симметрией, верными пропорциями и надлежащими движениями; но если такая машина не имеет коммерческой ценности и не применима для полезной цели, она является таким же провалом, как если бы она была механически неработоспособной. На самом деле, это соображение о стоимости и коммерческой ценности должно постоянно присутствовать; и механическое образование, которое не дало истинного понимания отношений между коммерческой стоимостью и механическим совершенством, не достигнет целей, ради которых такое образование предпринимается. Рассуждая на основе таких предпосылок, которые были изложены, ученик может сформировать истинные стандарты, по которым можно судить о планах и процессах, с которыми он сталкивается, и целях, ради которых они проводятся.

(1.) На какую общую цель направлены все занятия? — (2.) Что, помимо богатства, может быть целью в практике инженерных занятий? — (3.) Назовите некоторые из наиболее распространенных причин, которые снижают стоимость производства. — (4.) Назовите пять основных элементов, которые составляют стоимость инженерной продукции. — (5.) Почему коммерческий успех обычно является верным показателем мастерства, связанного с инженерными предприятиями?

ГЛАВА VI. О ПРИРОДЕ И ЦЕЛЯХ МАШИН.

Машины не создают и не потребляют, а только передают и применяют энергию; и только представляя энергию как постоянный элемент, независимый от любого вида машин, учащийся может достичь истинного понимания природы машин. Когда в уме появляется фиксированное представление об энергии, отделенное от любого вида механизма, закладывается, так сказать, прочный фундамент, на котором может быть построено понимание машин.

Верить в факт — не значит изучить его в том смысле, в котором эти термины могут быть применены к механическим знаниям; верить в утверждение — не значит иметь убеждение в его истинности; и то, что подразумевается под изучением механических принципов, — это, как было отмечено ранее, иметь их настолько прочно закрепленными в уме, что они будут непроизвольно возникать, чтобы квалифицировать все встреченное, что включает механическое движение. По этой причине было настоятельно рекомендовано, чтобы учащиеся начинали с приобретения ясного и фиксированного представления об энергии, а затем о природе и классификации машин, ибо без первого он не может достичь второго.

Машины можно определить в общих чертах как агенты для преобразования, передачи и применения энергии, или движения и силы, которые составляют энергию. С помощью машин природные силы используются и направляются на выполнение операций, где человеческой силы недостаточно, когда природная сила дешевле и когда скорость движения превышает то, что могут выполнить руки. Термин «агент», примененный к машинам, передает верное представление об их природе и функциях.

Машины можно разделить на четыре класса, каждый из которых представляет собой подразделение, очень четко определенное выполняемыми функциями, а именно:—

Первое. Двигательные машины для использования или преобразования природных сил.

Второе. Машины для передачи и распределения энергии.

Третье. Машины для применения энергии.

Четвертое. Транспортные машины.

Или, говоря более кратко:—

Двигательные машины. Машины передачи. Машины применения. Транспортные машины.

Эти разделы машин будут далее рассматриваться отдельно с целью сделать классификацию более ясной и объяснить принципы работы в каждом разделе. Эта диссертация сформирует своего рода базу, на которой будет в некоторой мере покоиться практическая часть трактата. Есть надежда, что читатель внимательно рассмотрит каждое изложенное положение и от своего имени изучит эти темы дальше, чем позволяют здесь пределы.

(1.) На какие три общие цели направлены машины? — (2.) Чем машины отличаются от других работ или сооружений? — (3.) На какие четыре класса можно разделить машины? — (4.) Назовите один основной тип в каждом из этих четырех разделов.

ГЛАВА VII. ДВИГАТЕЛЬНЫЕ МАШИНЫ.

К этому классу относятся:—

Паровые двигатели. Калорические или воздушные двигатели. Водяные колеса или водяные двигатели. Ветряные колеса или пневматические двигатели.

Эти четыре типа охватывают двигательную силу, находящуюся в общем пользовании в настоящее время. Рассматривая различные двигатели для двигательной силы таким образом, чтобы лучше всего понять их природу, первый взгляд, который следует принять, заключается в том, что все они направлены на одну и ту же цель и все имеют дело с одной и той же энергией; и таким образом избежать, если возможно, впечатления о существовании различных видов энергии, как, по-видимому, подразумевают термины «водяная энергия», «паровая энергия» и так далее. Мы говорим о паровой энергии, водяной энергии или ветряной энергии; но энергия одна и та же, из какого бы источника она ни была получена, и эти различия лишь указывают на различные природные источники, из которых получается энергия, или на различные средства, используемые для ее использования и применения.

Первично энергия является продуктом тепла; и где бы ни существовали сила и движение, их можно проследить до тепла как генерирующего элемента: будь то среда, через которую получается энергия, путем расширения воды или газов, гравитации воды или силы ветра, тепло всегда будет найдено как первоисточник. Так же и явление расширения будет найдено постоянным принципом развития энергии, как будет снова указано. Поскольку паровые двигатели составляют большую часть машин, обычно встречающихся, и как класс машин естественно поглощают внимание пропорционально, изучение механики обычно начинается с паровых двигателей или паровых машин, как их можно назвать.

Тема паровой энергии, помимо ее механического рассмотрения, является той, которая может дать много полезных уроков, прослеживая ее историю и влияние не только на механическую промышленность, но и на человеческие интересы в целом. Эта тема часто обсуждается, и как ее интерес, так и важность признаются; но никто, насколько мне известно, из статистических и других источников не решился оценить методическим образом изменения, которые можно проследить прямо и косвенно до паровой энергии.

Паровой двигатель является наиболее важным и в Англии и Америке наиболее известным среди двигательных агентов. Важность пара по сравнению с другими источниками двигательной силы обусловлена не столько уменьшенной стоимостью энергии, полученной таким образом, сколько тем, что количество производимой энергии может быть определено по желанию, и в большинстве случаев без ссылки на местные условия; машины могут с топливом и водой транспортироваться с места на место, как в случае с локомотивами, которые не только поставляют энергию для собственного транзита, но и перемещают, кроме того, огромные грузы товаров или путешествуют.

Для производственных процессов одна важность паровой энергии заключается в том, что такая энергия может быть доставлена к материалу; и помимо других преимуществ, полученных таким образом, существует разница в расходах на транспортировку готовой продукции и сырья. В случае производства железа, например, стоило бы в десять раз больше транспортировать руду и топливо, используемые при плавке, чем транспортировать готовое железо; паровая энергия экономит эту разницу, и без такой энергии наш нынешний оборот железа был бы невозможен. Во многих производственных процессах пар требуется для нагрева, отбеливания, кипячения и так далее; кроме того, пар сейчас в значительной степени используется для обогрева зданий, так что даже когда используется вода или другая энергия, в большинстве случаев приходится устанавливать парогенерирующую аппаратуру в дополнение. Во многих случаях отработанный пар или отработанное тепло от парового двигателя могут быть использованы для названных целей, экономя большую часть расходов, которые должны быть понесены, если используется специальная аппаратура.

Другие причины для широкого и общего использования пара в качестве энергии, помимо уже названных, можно найти в том факте, что никакой другой доступный элемент или вещество не может быть расширено до определенной степени при такой малой стоимости, как вода; и что его температура не поднимется до точки, вредной для машин, и, далее, в очень важном свойстве смазки, которым обладает пар, защищая поверхности трения поршней и клапанов, которые невозможно держать смазанными из-за их недоступности или температуры.

Паровой двигатель, в том смысле, в котором используется этот термин, означает не только машины, использующие пар, но и парогенерирующие машины или установку; он включает в себя двигатель в собственном смысле, с котлом, механизмом для подачи воды в котел, машины для регулирования скорости, индикаторы и другие детали.

Ученик должен остерегаться слишком распространенного впечатления, что двигатель, цилиндр, поршень, клапаны и так далее являются основными частями паровых машин, а котел и топка — только вспомогательными. Котел, по сути, является базой всего, той частью, где генерируется энергия, а двигатель — лишь агент для передачи энергии от котла к работе, которая выполняется. К этому положению, конечно, пришел бы любой, рассуждая о вопросе и доводя его до заключения, но факт должен быть закреплен в уме в самом начале.

Когда мы смотрим на паровой двигатель, в уме возникают определенные впечатления, и этими впечатлениями мы руководствуемся в ходе размышлений, которые следуют. Мы можем представить цилиндр и его детали как полную машину с независимыми функциями, или мы можем представить его как механическое устройство для передачи силы, генерируемой котлом, и это представление может быть независимым от или даже противоречить специфическим знаниям, которыми мы в то же время обладали; отсюда важность начала с правильной идеи о том, что котел является, как мы можем сказать, базой паровых машин.

Как чтение художественной литературы иногда расширяет ум и позволяет ему ухватить великие практические истины, так и изучение абстрактных принципов часто может позволить нам понять простейшие формы механизма. Даже Гумбольдт и Агассис, как говорят, прибегали иногда к воображаемым спекуляциям как средству, позволяющему им ухватить новые истины.

Ни в одной другой отрасли машин не было проведено так много исследований и экспериментов за последние восемьдесят лет, как в паровых машинах, и, как ни странно, большая часть этих исследований была направлена на детали двигателей; однако за это время не было сделано никакого улучшения, которое привело бы к какой-либо значительной экономии тепла или расходов. Паровые двигатели пятидесятилетней давности, рассматриваемые как машины, использующие пар, использовали почти ту же долю энергии или силы, развиваемой котлом, что и самые улучшенные двигатели современного строительства — факт, который сам по себе указывает на то, что двигатель не является жизненно важной частью паровых машин. Нет ни малейшего сомнения в том, что если бы усилия по улучшению паровых двигателей были в основном направлены на экономию тепла и увеличение испарительной способности котлов, было бы достигнуто гораздо больше при том же объеме исследований. Это замечание, однако, не относится к сегодняшнему дню, когда принципы паровой энергии так хорошо поняты и когда тепло признается правильным элементом, с которым нужно иметь дело в попытках уменьшить расходы на энергию. Существуют, конечно, различные степени экономии как в машинах, использующих пар, так и в парогенерирующих машинах; но пока лучшие паровые машины используют лишь одну десятую или одну пятнадцатую часть тепла, представленного в сожженном топливе, не должно быть вопроса о том, на что должны быть в основном направлены улучшения в таких машинах.

Принцип, на котором работают паровые двигатели, может быть кратко объяснен следующим образом:—

Кубический дюйм воды, поглощая заданное количество тепла, расширяется до более чем пятисот кубических дюймов пара при давлении сорок пять фунтов на квадратный дюйм. Это необычайное расширение, если оно выполняется в закрытом сосуде, оказало бы силу в пятьсот раз большую, чем потребовалось бы для того, чтобы загнать то же количество воды в сосуд против этого расширительного давления; другими словами, объем воды при помещении в сосуд был бы лишь одной пятисотой частью его объема, когда ему позволяют выйти, и это расширение, когда оно ограничено в паровом котле, оказывает силу, которая называется паровой энергией. Эта сила или энергия через средства двигателя и его детали передается и применяется к различным видам работы, где требуются сила и движение. Вода, используемая для генерации пара, подобно двигателю и котлу, является лишь агентом, через который применяется энергия тепла.

Это, опять же, приводит к положению, что энергия — это тепло, а тепло — это энергия, причем они взаимозаменяемы и, согласно современной науке, неразрушимы; так что энергия при использовании должна отдавать свой механический эквивалент тепла, или тепло при использовании развивать свой эквивалент в энергии. Если бы все количество тепла, представленное в топливе, используемом паровым двигателем, могло быть применено, эффект был бы, как было сказано ранее, от десяти до пятнадцати раз больше, чем он есть в реальной практике, из чего следует сделать вывод, что паровой двигатель — это очень несовершенная машина для использования тепла. Эта большая потеря возникает по разным причинам, среди которых то, что тепло не может быть прямо или полностью передано воде. Чтобы накопить и удержать воду после того, как она расширилась в пар, требуется прочный сосуд, называемый котлом, и все тепло, которое передается воде, должно пройти через пластины этого котла, которые стоят как стена между теплом и его работой.

Подводя итог, мы имеем следующие положения, относящиеся к паровым машинам:—

1. Паровой двигатель — это агент для использования энергии тепла и применения ее для полезных целей.

2. Энергия парового двигателя получается путем расширения воды в ограничивающем сосуде и использования силы, оказываемой полученным таким образом давлением.

3. Развиваемая энергия пропорциональна разнице объемов между питательной водой, нагнетаемой в котел, и объемом пара, который забирается из котла, или количеству тепла, поглощенного водой.

4. Тепло, которое может быть использовано, — это то, что пройдет через пластины котла и будет поглощено водой, и составляет лишь малую часть того, что производит топливо.

5. Котел — это основная часть, где генерируется энергия, а двигатель — лишь агент для передачи этой энергии к выполняемой работе.

6. Потеря энергии в паровом двигателе возникает из-за тепла, уносимого с отработанным паром, потери из-за излучения и трения движущихся частей.

7. Путем конденсации пара до того, как он покинет двигатель, так что пар возвращается в воздух в форме воды и того же объема, что и при входе в котел, достигается выигрыш за счет избежания атмосферного давления, варьирующийся в зависимости от совершенства используемых устройств.

Двигатели, работающие с помощью горячего воздуха, называемые калорическими двигателями, и двигатели, работающие на газе или взрывчатых веществах, все действуют по существу по тем же общим принципам, что и паровые двигатели; наибольшее различие заключается между теми двигателями, в которых генерация тепла происходит путем сгорания топлива, и теми, в которых тепло и расширение производятся химическим действием. За исключением ограниченного числа калорических или воздушных двигателей, паровые машины включают почти все расширительные двигатели, которые используются в наши дни для двигательной силы; и можно с уверенностью предположить, что человек, освоивший общие принципы паровых двигателей, не найдет проблем в анализе и понимании любых машин, действующих от расширения из-за тепла, будь то воздух, газ или взрывчатые агенты.

Этот метод рассмотрения темы двигательных двигателей, несомненно, представит ее в новом свете, но это лишь начало с необычного места. Учащийся, который начинает с первых принципов, а не с поршней, клапанов, соединений и подшипников, в конце концов обнаружит, что он не только выбрал лучший курс, но и кратчайший для понимания паровых и других расширительных двигателей.

(1.) Что является главным среди деталей паровых машин? — (2.) Какое наиболее важное улучшение было недавно сделано в паровых машинах? — (3.) Каков результат расширительных двигателей, если говорить в общем? — (4.) Почему вода оказалась наиболее успешной среди различных расширительных веществ, используемых для развития энергии? — (5.) Почему конденсационный двигатель развивает больше энергии, чем неконденсационный? — (6.) Как далеко назад от своего развития в энергию можно проследить тепло как элемент в природе? — (7.) Имеет ли свойство горения общий источник во всех веществах?

ГЛАВА VIII. ВОДЯНАЯ ЭНЕРГИЯ.

Водяные колеса, после паровых двигателей, являются наиболее распространенными двигательными агентами. На протяжении веков водяные колеса оставались без особых улучшений или изменений вплоть до периода турбинных колес, когда было обнаружено, что вместо того, чтобы быть очень простым делом, наука о гидравлике и водяных колесах включала некоторые очень сложные условия, порождая многие проблемы научного интереса, которые в конечном итоге привели к созданию класса, известного как турбинные колеса.

Современное турбинное водяное колесо, одно из лучших конструкций, работающее в благоприятных условиях, дает процент энергии воды, который, после вычета трения колеса, почти достигает теоретического коэффициента или равен гравитации воды; поэтому можно предположить, что в будущем будет сделано мало улучшений в таких водяных колесах, за исключением упрощения и удешевления их конструкции. На самом деле, нет другого класса машин, который, по-видимому, достиг такого же состояния улучшения, как водяные колеса, ни другого класса машин, который конструируется с таким единообразием дизайна и расположения в разных странах и разными производителями.

Водяные колеса или водяная энергия, как механический предмет, по-видимому, совершенно не связаны с производственными процессами в мастерской, но послужат примером для передачи общих идей о силе и движении, и на этих основаниях оправдают более расширенное уведомление, чем требует кажущаяся связь с общей темой.

В замечаниях о паровых двигателях было объяснено, что энергия получается из тепла и что вода и двигатель должны рассматриваться как агенты, через которые применяется энергия, и далее, что энергия всегда является продуктом тепла. Возможно, нет проблемы во всем диапазоне механики более интересной, чем проследить применение этого принципа в машинах; той, которая не только интересна, но и поучительна, и может подсказать уму ученика курс исследования, который будет применим ко многим другим вопросам, связанным с энергией и механикой.

Энергия, полученная из воды с помощью колес, обусловлена гравитацией воды при спуске с более высокого на более низкий уровень; но возникает вопрос: какое отношение к этому имеет тепло? Если тепло является источником энергии, а энергия — продуктом тепла, должна быть связь где-то между теплом и спуском воды. Вода, спускаясь с одного уровня на другой, не может отдать больше энергии, чем было затрачено на поднятие ее на более высокий уровень, и эта энергия, затраченная на поднятие воды, оказывается теплом. Вода испаряется теплом солнца, расширяется до тех пор, пока не становится легче атмосферы, поднимается через воздух и путем конденсации падает в форме дождя на поверхность земли; затем стекает в океан через ручьи и реки, чтобы снова возобновить свой круг другим курсом испарения, отдавая при спуске энергию, которую мы превращаем в полезный счет с помощью водяных колес. Этот принцип испарения постоянно продолжается; падение дождя также довольно постоянно, так что потоки поддерживаются в достаточной регулярности, чтобы быть доступными для работы машин.

Аналогия между паровой энергией и водяной энергией поэтому вполне полная. Вода в обоих случаях является средой, через которую получается энергия; испарение также является ведущим принципом в обоих, основное различие заключается в том, что в случае паровой энергии используемая сила прямо исходит от расширения воды теплом, а в водяной энергии сила является косвенным результатом расширения воды теплом.

Каждый помнит классификацию водяных колес, встречающуюся в старых школьных учебниках по натурфилософии, где нас информируют, что существует три вида колес, как было «три вида рычагов» — а именно, верхнебойные, нижнебойные и среднебойные колеса — с кратким уведомлением о мельнице Баркера, которая работала, по-видимому, без какой-либо достаточной причины для этого. Не находя вины в плане описания водяной энергии, обычно принятом в элементарных книгах, кроме того, чтобы сказать, что некоторое объяснение принципов, по которым энергия получается из воды, было бы более полезным, я рискну предложить другую классификацию водяных колес, более соответствующую современной практике, но без ссылки на специальный механизм различных колес, за исключением случаев, когда это неизбежно. Водяные колеса можно разделить на четыре общих типа.

Первое. Гравитационные колеса, действующие непосредственно от веса воды, которая загружается на колесо, вращающееся в вертикальной плоскости, причем вес покоится на нисходящей стороне до тех пор, пока вода не достигнет самой низкой точки, где она сбрасывается.

Второе. Ударные колеса, приводимые в движение силой бьющей воды, которая расходует свою ударную силу или импульс против лопастей, касательных к курсу вращения, и под прямым углом к поверхности лопастей или поплавков.

Третье. Реактивные колеса, которые являются «закрытыми», как это называется, и заполнены водой, которой позволяют выходить под давлением через тангенциальные отверстия, причем движущая сила получается от несбалансированного давления внутри колеса или от реакции, обусловленной весом и силой воды, выбрасываемой с периферии.

Четвертое. Напорные колеса, действующие во всех отношениях по принципу роторного парового двигателя, за исключением различий, которые возникают из-за работы с упругой и неупругой жидкостью; давление воды постоянно покоится против лопастей и «опоры», без средств выхода, кроме как путем вращения колеса.

К этой классификации можно добавить комбинированные колеса, действующие частично гравитацией и частично ударной силой воды, путем удара в сочетании с реакцией, или путем удара и поддерживаемого давления.

Гравитационные или «верхнебойные» колеса, как их называют, по некоторым причинам кажутся наиболее эффективными и способными использовать весь эффект, обусловленный гравитацией воды; но на практике это не так, и только при особых условиях колеса этого класса предпочтительнее турбинных колес, и ни в коем случае они не дадут больший процент энергии, чем турбинные колеса лучшего класса. Причины этого будут очевидны при изучении условий их работы.

Гравитационное колесо должно иметь диаметр, равный падению воды, или, чтобы использовать техническое название, высоте напора. Скорость на периферии колеса не может хорошо превышать шестнадцать футов в секунду, не теряя часть эффекта из-за того, что колесо предвосхищает или перегоняет воду. Это, из-за большого диаметра колес, производит очень медленную осевую скорость, и становится необходимым поезд умножающей передачи, чтобы достичь скорости, требуемой в большинстве операций, где применяется энергия. Этот поезд передачи, помимо того, что он подвержен износу и несчастным случаям и обычно стоит большую сумму как инвестиция, потребляет значительную часть энергии путем сопротивления трения, особенно когда такая передача состоит из зубчатых колес. Гравитационные колеса, из-за их большого размера и их обязательно открытого положения, подвержены замерзанию в холодных климатах; и поскольку части подвержены тому, чтобы быть сначала мокрыми, а затем сухими, или теплыми и холодными из-за воздействия воздуха и воды попеременно, тенденция к коррозии, если они построены из железа, или к гниению, если из дерева, гораздо больше, чем в погруженных колесах. Гравитационные колеса, чтобы реализовать наивысшую меру эффекта от воды, требуют диаметра настолько большого, что они должны волочиться в воде на дне или стороне доставки, и по этой причине особенно подвержены влиянию обратной воды, к которой все колеса более или менее подвержены из-за отлива приливов или паводков. Эти недостатки являются одними из самых заметных, относящихся к гравитационным колесам, и, вместе с другими причинами — такими как неудобство конструкции, большая стоимость и так далее — вытеснили такие колеса из использования силой обстоятельств, а не фактическими тестами или теоретическими дедукциями.

Ударные колеса или те, которые приводятся в движение ударной силой воды, включая класс, называемый турбинными водяными колесами, в настоящее время обычно используются для напоров всех высот.

Общая теория их действия может быть объяснена в следующих положениях:—

1. Бьющая сила воды теоретически равна ее гравитации.

2. Ударная сила бьющей воды может быть полностью использована, если ее движение полностью остановлено лопастями колеса.

3. Сила воды наибольшая при ее ударе о плоскости под прямым углом к ее курсу.

4. Любая сила, возникающая в результате отскока воды от лопастей параллельно их поверхности или под любым углом, не обратным движению колеса, теряется.

5. Это действие отскока становится меньше, когда количество столбов воды, проецируемых на колесо, увеличивается, а их размер уменьшается.

6. Чтобы соответствовать условиям вращения в колесе и облегчить выход воды без волочения после того, как она израсходовала свою силу на лопастях, обратные кривые турбины являются наиболее известным устройством.

Конечно, очень трудно иметь дело с такой сложной темой, как настоящая, только словами, и читателю рекомендуется изучить чертежи или, что лучше, сами водяные колеса, имея в виду вышеуказанные положения.

Современные турбинные колеса были предметом самого тщательного исследования способными инженерами, и нет недостатка в математических данных, к которым можно обращаться и изучать после того, как общие принципы поняты. Тема, как сказано, является предметом большой сложности, если следовать до деталей, и, возможно, менее полезна для инженера-механика, который не намерен ограничивать свою практику водяными колесами, чем другие темы, которые могут быть изучены с большей выгодой. Тема водяных колес может, действительно, быть названа исчерпанной, которая может обещать мало возврата за труд, потраченный на нее — по крайней мере, с целью улучшений. Усилия самых способных гидравлических инженеров не добавили много к проценту полезного эффекта, реализованного турбинными колесами за многие годы.

Реактивные колеса используются только в ограниченной степени и вскоре, несомненно, вымрут как класс водяных колес. Говоря о реактивных колесах, я выберу то, что называется мельницей Баркера, в качестве примера из-за знакомства, с которым она известна, хотя ее конструкция сильно отличается от современных реактивных колес.

Существует проблема относительно принципа действия в колесе Баркера, которая, хотя она может быть очень ясной в научном смысле, остается загадкой для умов многих, кто хорошо разбирается в механике, некоторые утверждая, что энергия прямо от давления, другие — что она от динамического эффекта, обусловленного реакцией. Это одна из проблем, настолько трудных для определения по обычным стандартам, что она служит предметом бесконечных дебатов между теми, кто придерживается разных взглядов; и учитывая преимущество, обычно получаемое от таких споров, возможно, лучший способ распорядиться проблемой здесь — это изложить две стороны как можно яснее и оставить читателю самому определить, что он считает правильным.

Предполагая, что вертикальный вал и горизонтальные плечи колеса Баркера заполнены водой под напором шестнадцати футов, было бы давление около семи фунтов на каждый поверхностный дюйм поверхности внутри поперечного плеча, оказывающее равную силу во всех направлениях. Открывая отверстие по бокам этих плеч, равное одному дюйму площади, давление в этой точке было бы снято выходом воды, и внутреннее давление было бы несбалансировано до этой степени. Другими словами, напротив этого отверстия и на другой стороне плеча была бы сила семь фунтов, которая, будучи несбалансированной, действует как движущая сила для привода колеса.

Это одна из теорий принципа действия колеса Баркера, изложенная в «Измерении» Вогдеса и, возможно, в других источниках. Другая упомянутая теория заключается в том, что, поскольку прямое действие и противодействие равны, весомая материя, выбрасываемая по касательной с периферии колеса, должна создавать реактивную силу, равную прямой силе, с которой выбрасывается груз. Проще говоря, струя воды, выходящая из рукава колеса Баркера, должна создавать противодействие в противоположном направлении, пропорциональное ее весу.

Эти два положения могут быть согласованы друг с другом или даже идентичны, но все же остается очевидное различие.

Последняя кажется правдоподобной теорией, а возможно, и верной; однако существуют два факта, связанных с работой реактивных водяных колес, которые, по-видимому, опровергают последнюю и подтверждают первую теорию, а именно: реактивные колеса на практике редко используют более сорока процентов полезного эффекта воды, и их скорость может превышать начальную скорость воды. На этом вопрос оставляется на усмотрение читателя для аргументации или исследования.

От напорных колес, как и от гравитационных, согласно теоретическим выводам, следует ожидать высокого процента мощности. Вода, давящая всем своим весом на лопасти или упоры и не имеющая возможности выхода, кроме как через вращение колеса, по-видимому, отвечает условиям реализации полного эффекта, обусловленного силой тяжести воды, и такие колеса, несомненно, были бы экономичными, если бы им не приходилось сталкиваться с определенными механическими трудностями, делающими их непрактичными в большинстве случаев.

Напорное колесо, подобно паровой машине, должно иметь подвижный контакт между водонепроницаемыми поверхностями, и, как и в роторной паровой машине, этот контакт происходит между поверхностями, движущимися с разной скоростью в одном соединении, из-за чего износ неравномерен и увеличивается по мере роста скорости или расстояния от оси. Если учесть, что самое тщательное мастерство никогда не позволяло создать роторные двигатели, которые преодолели бы эти трудности при работе с паром, вряд ли можно ожидать, что их удастся преодолеть при использовании воды, которая не только склонна к загрязнению песком и осадком, но и лишена особых смазывающих свойств пара. Роторная паровая машина по сути является тем же, что и напорное водяное колесо, и ученик инженера, изучая одно, полностью поймет принципы другого.

(1.) Какую аналогию можно найти между энергией пара и воды? — (2.) Каково происхождение названия «турбина»? — (3.) К какому классу водяных колес применимо это название? — (4.) Как можно классифицировать водяные колеса? — (5.) На каком принципе работает реактивное водяное колесо? — (6.) Можно ли в данном случае рассматривать весомую массу и давление независимо? — (7.) Почему в машинах нельзя поддерживать радиальные подвижные соединения? — (8.) Опишите механизм, обычно используемый для поддержания веса турбинных колес и упора гребных валов.

ГЛАВА IX. ЭНЕРГИЯ ВЕТРА.

Энергия ветра, если не учитывать возражения относительно ее неопределенности и нерегулярности, является самым дешевым видом движущей силы. Паровые машины, помимо высокой стоимости инвестиций, постоянно теряют в цене, потребляют топливо и требуют постоянного квалифицированного обслуживания. Водная энергия также требует крупных вложений, во многих случаях больших, чем энергия пара, и во многих местах установки подвержены риску разрушения паводками. Энергия ветра во всех отношениях менее затратна, но ненадежна в плане постоянства, за исключением определенных местностей, которые, как правило, находятся далеко от других элементов промышленного производства. Работа ветряных колес настолько проста и общеизвестна, что здесь нет необходимости упоминать механизм. Сила ветра, движущегося по прямым линиям, легко преобразуется во вращательное движение, при этом отличие от водной энергии заключается главным образом в относительной слабости воздушных потоков и большей площади, требуемой для лопастей, на которые воздействует ветер. Турбинные ветряные колеса были сконструированы по очень похожему принципу, что и турбинные водяные колеса. Говоря об энергии ветра, нельзя забывать о положениях, касающихся тепла. Было объяснено, как тепло почти напрямую используется паровой машиной и как эффект тепла используется водяными колесами менее прямым способом; такая же связь обнаружится между теплом и ветряными колесами или энергией ветра. Воздушные потоки обусловлены изменениями температуры, и связь между теплом, которое создает такие воздушные потоки, и их применением в качестве энергии не более сложна, чем в случае с водной энергией.

(1.) В чем заключается общее различие между ветряными и водяными колесами? — (2.) Можно ли направлять поток ветра, подобно потоку воды, и применять его по желанию? — (3.) На каком принципе ветер воздействует на лопасти колеса? — (4.) Как можно проследить аналогию между энергией ветра и теплом?

ГЛАВА X. МАШИНЫ ДЛЯ ПЕРЕДАЧИ И РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ЭНЕРГИИ.

Если толковать термин «передача энергии» в полном смысле, то применительно к машинам он будет включать почти все, что находится в движении; ибо, за исключением конечных двигателей или случаев, когда энергия передается и расходуется на выполняемую работу, все машины любого рода можно назвать машинами передачи. Однако обычай ограничил использование этого термина устройствами, которые применяются для передачи энергии из одного места в другое, не включая организованные машины, посредством которых энергия напрямую применяется для выполнения работы. Энергия передается с помощью валов, ремней, фрикционных колес, зубчатых передач, а в некоторых случаях — с помощью воды или воздуха, в зависимости от условий выполняемой работы. Иногда такие машины используются там, где условия этого не требуют, возможно, потому, что в машиностроении нет ничего более важного, по поводу чего существовало бы большее разнообразие мнений или в чем наблюдалось бы большее разнообразие практики, чем в устройствах для передачи энергии.

Я имею в виду не вопросы механической конструкции, хотя это замечание могло бы быть верным, если бы применялось в этом смысле, а тип устройств, которые лучше всего использовать в определенных случаях.

В настоящее время не предполагается рассматривать конструкцию машин для передачи энергии, а исследовать условия, которые должны определять, какой из нескольких планов передачи является лучшим в определенных случаях — следует ли использовать ремни, зубчатые передачи или валы, и отметить принципы, на которых они работают. Существующие примеры не дают данных о преимуществах различных планов передачи энергии, поскольку данная задача может быть успешно выполнена ремнями, зубчатыми передачами или валами — даже водой, воздухом или паром — и сравнительные преимущества различных средств передачи не всегда легко определить.

Поскольку машины передачи обычно являются частью стационарного оборудования предприятия, эксперименты для сравнения, как в случае с машинами, проводить невозможно; кроме того, существуют особые или местные соображения — такие как шум, опасность, замерзание и расстояние, — которые необходимо учитывать и которые препятствуют установлению правил общего применения. Тем не менее, в каждом случае можно предположить, что какой-то конкретный план передачи энергии лучше любого другого, и этот план можно лучше всего определить, изучив, во-первых, принципы различных видов механизмов и их адаптацию к существующим особым условиям; и, во-вторых, прецеденты или примеры.

Ведущий принцип в машинах передачи, который больше, чем любой другой, дает данные для прочности и правильных пропорций, заключается в том, что нагрузка на механизм, какой бы она ни была, обратно пропорциональна скорости, с которой он движется. Например, ремень шириной два дюйма, движущийся со скоростью тысяча футов в минуту, теоретически выполнит ту же работу, что и ремень шириной десять дюймов, движущийся со скоростью двести футов в минуту; или вал, совершающий двести оборотов в минуту, передаст в четыре раза больше энергии, чем вал, совершающий всего пятьдесят оборотов за то же время, при одинаковом крутящем напряжении в обоих случаях.

Это положение обосновывает целесообразность уменьшения размеров заводских передач и увеличения их скорости — изменение, которое постепенно происходило в течение последних пятидесяти лет; но существуют противодействующие условия, которые ограничивают это направление, такие как скорость, с которой могут работать опорные поверхности, центробежное напряжение, тряска и вибрация. Цель состоит в том, чтобы найти точку между тем, что подсказывают высокая скорость, малый вес и дешевизна, и тем, чего требуют условия практического использования и долговечности.

(1.) Что включает в себя термин «машины передачи» в обычном употреблении? — (2.) Почему нельзя проводить прямое сравнение между валами, ремнями и зубчатыми передачами? — (3.) Определите соотношение между скоростью и напряжением в машинах передачи. — (4.) Каковы основные условия, ограничивающие скорость валов?

ГЛАВА XI. ВАЛЫ ДЛЯ ПЕРЕДАЧИ ЭНЕРГИИ.

Нет смысла пускаться в подробные объяснения того, что находится перед глазами ученика. Валы можно увидеть везде, где есть машины; легко заметить, в какой степени они используются для передачи энергии и обычный способ их расположения. Различные учебники предоставляют данные для определения величины крутящего напряжения, которое выдержат валы заданного диаметра; объясняют, что их способность сопротивляться крутящему напряжению пропорциональна кубу диаметра, и что прогиб от поперечных напряжений составляет столько-то градусов; а также многие другие вопросы, которые весьма полезны и важны для изучения. Поэтому я не буду уделять здесь место этим вещам, а отмечу некоторые из более неясных условий, относящихся к валам, которые демонстрируются практическим опытом, а не выводятся из математических данных. Сказанное будет относиться особенно к тому, что называется трансмиссионным валом для передачи и распределения энергии в машиностроительных мастерских и на других производственных предприятиях. Следующие положения относительно валов помогут понять то, что последует далее:

1. Прочность валов определяется их размером и расположением их опор.

2. Мощность валов определяется их прочностью и скоростью, с которой они вращаются, взятыми вместе.

3. Напряжения, которым подвергаются валы, — это крутящее напряжение при передаче, поперечное напряжение от ремней и колес, а также напряжения от аварий, таких как наматывание ремней.

4. Скорость, с которой должны вращаться валы, определяется их размером, характером приводимых в действие машин и типом подшипников, в которых они установлены.

5. Поскольку прочность валов определяется их размером, а размер фиксируется напряжениями, которым они подвергаются, в первую очередь следует рассматривать напряжения.

Были упомянуты три вида напряжения — крутящее, изгибающее и случайное. Чтобы справиться с этими различными напряжениями, необходимо обеспечить одно и то же средство, а именно достаточный размер и прочность для сопротивления им; следовательно, бесполезно рассматривать каждое из этих различных напряжений отдельно. Если мы знаем, какое из трех является наибольшим, и обеспечим защиту от него, остальное, конечно, можно не учитывать. На практике выясняется, что это случайные напряжения, которым валы подвергаются при обычном использовании, и по прочности они обычно значительно превышают любой стандарт, который был бы установлен либо крутящим, либо поперечным напряжением, обусловленным регулярной работой.

Это возвращает нас к старому положению о том, что для конструкций, не предполагающих движения, математические данные дадут размеры; но то же правило не будет применяться в машинах. Следование пропорциям для валов, которые были бы получены на основе чистых математических данных, почти во всех случаях привело бы к ошибке. Опыт показал, что для обычных случаев, когда энергия передается и применяется с достаточной регулярностью, вал диаметром три дюйма, совершающий сто пятьдесят оборотов в минуту, с подшипниками длиной от трех до четырех диаметров и расположенными на расстоянии десяти футов друг от друга, будет безопасно передавать пятьдесят лошадиных сил.

Принимая этот или любой другой хорошо проверенный пример и оценивая большие или меньшие валы, сохраняя их диаметры как кубический корень из передаваемой мощности, расстояние между подшипниками как диаметр, а скорость обратно пропорционально диаметру, читатель обнаружит, что его расчеты приблизительно совпадают с современной практикой наших лучших инженеров. Это упоминается не столько для того, чтобы дать пропорции для валов, сколько для того, чтобы обратить внимание на случайные напряжения, такие как наматывание ремней, и обратить внимание на заметное расхождение между реальной практикой и такими пропорциями, которые были бы даны тем, что называлось измеренными или определяемыми напряжениями, которым подвергаются валы.

Как средство передачи энергии валы дают очень важное преимущество: энергию можно легко снять в любой точке по всей их длине с помощью шкивов или зубчатых передач, а также при формировании жесткого соединения между движущей силой и машинами или между различными частями машин. Способность валов сопротивляться крутящему напряжению пропорциональна кубу их диаметра, а величина крутящего прогиба в валах пропорциональна их длине. Крутящая способность, основанная на диаметре, часто приводит к созданию того, что можно назвать уменьшающимися валами — линий, в которых диаметр отдельных секций уменьшается по мере увеличения расстояния от движущей силы и по мере того, как выполняемая работа становится меньше. Этот план расположения трансмиссионного вала был и остается довольно распространенным, но, безусловно, никогда не был достигнут путем тщательного наблюдения. Почти каждый план конструкции имеет как преимущества, так и недостатки, и лучший способ определить избыток того или другого в любом случае — это сначала максимально точно определить все условия, затем составить «пробный баланс», поместив преимущества на одну сторону, а недостатки на другую, и суммировать итоги для сравнения. Рассматривая таким образом вопрос о валах с постоянным диаметром и валах с переменным диаметром, можно найти в пользу последнего плана небольшую экономию материала и незначительное снижение трения в качестве преимуществ. Экономия материала относится только к первоначальной стоимости, поскольку расходы на подгонку выше при изготовлении валов, когда диаметры различных частей варьируются; трение, учитывая, что должна предполагаться одинаковая скорость по всей длине, едва ли стоит оценивать.

С другой стороны, к недостаткам относится отсутствие единообразия в деталях, что препятствует их взаимозаменяемости от одной части трансмиссионного вала к другой — вопрос огромной важности, поскольку такие замены требуются часто. Трансмиссионный вал, когда он сконструирован из частей переменного диаметра, является специальным механизмом, адаптированным к какому-то конкретному месту или задаче, а не стандартным продуктом, который может регулярно производиться как основной товар машинистами и, таким образом, предлагаться по низкой цене. Шкивы, колеса, подшипники и муфты — все должно быть специально подготовлено; и в случае изменения или расширения линий валов это вызывает неудобства и часто немалые расходы, чего можно избежать, имея валы с постоянным диаметром. Подшипники, помимо того, что они имеют различную прочность и пропорции, в таких случаях обычно располагаются через нерегулярные интервалы, а длина различных секций вала иногда варьируется в соответствии с их диаметром. При трансмиссионных валах с постоянным диаметром все, что относится к валу — например, подвески, муфты, шкивы и подшипники — является взаимозаменяемым; шкивы, колеса, подшипники или подвески можно размещать по желанию или перемещать из одной части вала в другую, или из одной части цеха в другую, по мере необходимости. Первоначальная стоимость линии валов с постоянным диаметром, достаточно прочной для конкретной задачи, обычно меньше, чем стоимость вала, состоящего из секций разного размера. Это может поначалу показаться странным, но расчет количества требуемых опор вместе с расходами на специальную подгонку почти во всех случаях покажет экономию.

Внимание было обращено на этот случай как на тот, где условия работы очевидно предоставляют истинные данные для управления расположением механизмов, вместо определяемых напряжений, которым подвергаются детали, и как на хороший пример важности изучения механических условий с практической и экспериментальной точки зрения. Если общий диаметр вала основан на точном количестве передаваемой энергии или если диаметр вала в различных частях основан на крутящем напряжении, которое будет выдерживаться в этих точках, такой вал не только не будет соответствовать условиям практического использования, но и будет стоить дороже из-за попытки такой адаптации. Регулярное рабочее напряжение, которому подвергаются валы, обратно пропорционально скорости, с которой они вращаются. Это становится веской причиной в пользу организации работы валов на максимальной скорости, при условии, что нет ничего, кроме первоначальной стоимости, что нужно учитывать; но есть и другие, более важные условия, которые необходимо принять во внимание, главными из которых являются требуемая скорость движения там, где энергия снимается на машины, и долговечность подшипников.

В случае трансмиссионных валов для фабрик, если скорость настолько отличается от скорости первичных двигателей на машинах, что требуется один или несколько промежуточных или контрприводных валов, расходы будут очень велики; напротив, если можно избежать контрприводных валов, достигается большая экономия ремней, подшипников, механизмов и препятствий. Практический предел скорости для трансмиссионных валов в значительной степени зависит от характера подшипников, тема, которая будет рассмотрена в другом месте.

(1.) Каким видам напряжений подвергаются валы? — (2.) Что определяет прочность валов при сопротивлении поперечному напряжению? — (3.) Почему валы часто удобнее ремней для передачи энергии? — (4.) В чем разница между напряжениями, которым подвергаются валы и ремни? — (5.) Что дает конструирование трансмиссионного вала из секций, уменьшающихся в размере от первичного двигателя? — (6.) Что дает конструирование трансмиссионных валов с постоянным диаметром?

ГЛАВА XII. РЕМНИ ДЛЯ ПЕРЕДАЧИ ЭНЕРГИИ.

Тяга ремней на шкивах, подобно тяге локомотивных колес на железных дорогах, будучи неспособной к демонстрации иначе как на реальном опыте, долгое время препятствовала внедрению ремней как средства передачи движения и энергии, за исключением случаев, когда нельзя было использовать зубчатые передачи или валы. Движение названо отдельно, потому что для многих видов машин, которые работают на высокой скорости — таких как деревообрабатывающие станки — передачу быстрого движения необходимо учитывать так же, как и энергию, и в обычной практике только с помощью ремней такие высокие скорости могут передаваться от одного вала к другому.

Первый принцип, который следует отметить в отношении ремней, чтобы отличить их от валов как средства передачи энергии, заключается в том, что энергия передается посредством растягивающего, а не крутящего напряжения, при этом энергия во время передачи представлена разницей натяжения между ведущей и ведомой сторонами ремней. В случае валов их длина или расстояние, на которое они могут быть расширены при передаче энергии, ограничены сопротивлением кручению; а поскольку ремни не подвержены этому условию, мы можем сделать вывод, что если нет других трудностей, с которыми нужно бороться, ремни более подходят, чем валы, для передачи энергии на большие расстояния. Ремни испытывают сопротивление от воздуха и от трения в подшипниках поддерживающих шкивов, которые необходимы для длинных горизонтальных ремней; за этими исключениями они способны двигаться с очень высокой скоростью и передавать энергию без ощутимых потерь.

Следуя этому положению в современных инженерных примерах, мы видим, как практика постепенно пришла в соответствие с тем, что предполагают эти свойства ремней. Проволочные и другие канаты малого диаметра, чтобы избежать сопротивления воздуха и позволить провисать в низких кривых, чтобы избежать слишком большого количества поддерживающих шкивов, в настоящее время во многих случаях используются для передачи энергии на большие расстояния, как в Шаффхаузене, в Германии. Эта система была очень успешно применена в некоторых случаях для распределения энергии на крупных производственных предприятиях. Ремни, к которым относятся все гибкие ленты, не предоставляют таких же возможностей для снятия энергии в разных точках, как валы, но имеют преимущества при передаче энергии к переносным машинам, когда энергию нужно снимать в подвижных точках, как в случае с переносными передвижными кранами, машинами и так далее.

Интересный пример использования ремней для передачи энергии к подвижным машинам представлен передвижными кранами мистера Рамсботтома в мастерских железной дороги L. & N. W. в Крю, Англия, где мощные передвижные краны получают энергию как для подъема, так и для перемещения с помощью хлопчатобумажного каната диаметром не более трех четвертей дюйма, который движется с высокой скоростью, при этом движение уменьшается с помощью тангенциальных колес и зубчатых передач для достижения силы, необходимой при подъеме тяжелых грузов. Наблюдая за работой этого механизма, человек, не знакомый с соотношением между силой и движением, будет поражен эффектом, производимым маленьким канатом, который передает энергию механизму.

Если рассматривать их как средства передачи энергии, контраст в отношении преимуществ и недостатков лежит особенно между ремнями и зубчатыми передачами, а не между ремнями и валами. Это верно в крайних случаях, таких как тот, что был упомянут в Крю, или при передаче водной энергии из труднодоступных мест на большие расстояния, сравнение проводится между ремнями и валами; но в обычной практике, особенно для первичных двигателей, проблема выбора механизма для передачи энергии лежит между ремнями и зубчатыми колесами. Если бы опыт использования ремней был таким же полным, как в случае с зубчатыми передачами, и если бы качество ремней не составляло столь важную часть в расчетах, не было бы особых трудностей в определении того, где следует использовать ремни, а где предпочтительнее зубчатые передачи. Ремни постоянно занимают место зубчатых передач даже в тех случаях, где до недавнего времени их использование считалось непрактичным; один из крупнейших прокатных станов в Питтсбурге, штат Пенсильвания, за исключением единственной пары цилиндрических зубчатых колес в качестве последних двигателей на каждом прокатном стане, приводится в действие ремнями повсюду.

Если оставить в стороне вопрос о положительном относительном движении между валами, которое ремни как средство передачи энергии не могут гарантировать, существуют следующие условия, которые необходимо учитывать при определении того, следует ли использовать ремни или другие средства при передаче энергии от одной машины к другой или между частями машин.

1. Расстояние, на которое должна быть передана энергия.

2. Скорость, с которой должны двигаться передающие механизмы.

3. Курс или направление передачи, по прямым линиям или под углами.

4. Стоимость конструкции и долговечность.

5. Потеря энергии во время передачи.

6. Опасность, шум, вибрация и тряска.

В каждом случае, когда может возникнуть вопрос о том, что будет лучшим средством передачи энергии — зубчатые передачи, валы или ремни, — несколько названных условий дадут решение, если они будут должным образом исследованы и поняты. Скорость, шум или углы могут стать определяющими условиями, и таковыми они являются во многих случаях; первоначальная стоимость и потеря энергии обычно являются второстепенными условиями. Применяя эти тесты к случаям, где могут быть использованы ремни, валы или колеса, ученик вскоре обнаружит, что обладает знаниями, которые будут направлять его в его собственных схемах и позволят судить о правильности примеров, которые попадаются ему на глаза.

Никогда не бывает достаточно знать, что какая-то работа обычно выполняется определенным образом или что какое-то положение общепринято как верное; следует искать причину. Ничто не изучено в истинном смысле, пока не поняты причины этого, и отнюдь не достаточно знать только из наблюдений, что ремни лучше для высоких скоростей, что зубчатая передача — лучший способ формирования углов при передаче энергии или что зубчатая передача потребляет больше энергии, а ремни производят меньше тряски и шума; принципы, которые лежат в основе, должны быть достигнуты, прежде чем можно будет предположить, что вопрос достаточно понят.

(1.) Почему ремни оказались лучше валов для передачи энергии на большие расстояния? — (2.) Каковы условия, ограничивающие скорость ремней? — (3.) Почему ремни нельзя использовать для передачи положительного движения? — (4.) Передавал бы обычный ремень движение положительно, если бы не было проскальзывания на шкивах? — (5.) Назовите некоторые из обстоятельств, которые необходимо учитывать при сравнении ремней с зубчатыми передачами или валами как средством передачи энергии.

ГЛАВА XIII. ЗУБЧАТАЯ ПЕРЕДАЧА КАК СРЕДСТВО ПЕРЕДАЧИ ЭНЕРГИИ.

Термин «зубчатая передача», который когда-то применялся к колесам, валам и общему механизму мельниц и фабрик, теперь в обычном употреблении стал ограничиваться зубчатыми колесами и в этом смысле используется здесь. Зубчатая передача как средство передачи движения используется, когда движение машин или частей машин должно оставаться относительно одинаковым, как в случае с ходовым винтом токарного станка — когда большая сила передается между валами, которые находятся близко друг к другу, или когда соединяемые валы расположены под углами друг к другу. Это правило, конечно, не является постоянным, за исключением случаев, когда необходимо поддерживать положительное относительное движение. Шум и вероятность внезапного препятствия могут быть причинами неиспользования зубчатых колес во многих случаях, когда расстояние между валами и их положение сделали бы такое соединение наиболее долговечным и дешевым. Зубчатая передача при обычном напряжении, в пределах ограниченной скорости и когда другие условия допускают ее использование, является самым дешевым и долговечным механизмом для передачи энергии; но количество зубчатых передач, используемых в машинах, особенно в Европе, несомненно, намного больше, чем будет в будущем, когда ремни будут лучше поняты.

Ни один предмет, связанный с механикой, не был исследован более тщательно, чем зубчатая передача. Учебники изобилуют всякого рода информацией, относящейся к колесам, по крайней мере, насколько этот предмет может быть математическим; и, судя по количеству материалов, формул и диаграмм, относящихся к зубьям колес, с которыми столкнется ученик, он, несомненно, будет склонен полагать, что главная цель современного машиностроения — создавать колеса. Следует признать, что зубья колес и пропорции колес — это очень важный вопрос для понимания, и его следует изучать с величайшей тщательностью; но не менее важно знать, как производить зубья в металле после того, как их конфигурация была определена на бумаге; понимать долговечность зубьев при абразивном износе, когда они сделаны из кованого или чугунного железа, латуни или стали; как можно сконструировать модели, из которых могут быть отлиты правильные колеса, и как зубья колес могут быть нарезаны машинами и так далее.

Ученик должен, по сути, рассматривать применение и рабочие условия зубчатой передачи как одну из главных частей предмета, а геометрию или даже конструкцию колес — как второстепенную; таким образом, внимание будет направлено на то, что труднее всего изучить, и на часть, для которой часто не хватает возможностей. Зубчатую передачу можно разделить на пять модификаций: цилиндрические колеса, конические колеса, тангенциальные колеса, спиральные колеса и цепные колеса; последние я включаю в зубчатую передачу, потому что природа их работы аналогична зубчатым колесам, хотя на первый взгляд цепи кажутся более соответствующими ремням, чем зубчатой передаче. Движение, передаваемое цепями, сцепляющимися с зубьями колес, является положительным, а не фрикционным, как у ремней; скорость, с которой такие цепи могут работать, наряду с другими условиями, соответствует зубчатой передаче.

Различные виды зубчатых передач можно увидеть почти на каждом инженерном предприятии, и ввиду количества доступной научной информации будет необходимо только указать на некоторые условия, которые определяют использование и работу различных видов колес. Долговечность зубчатой передачи, помимо поломок, зависит от давления и величины трения, которое происходит между зубьями при контакте. Цилиндрические или конические колеса, когда шаг точен, а зубья имеют правильную форму, если их содержать в чистоте и смазывать, изнашиваются мало, потому что контакт между зубьями является катящимся, а не скользящим. Во многих случаях одно колесо пары заполняется деревянными зубьями; в этом расположении есть четыре цели: избежать шума, достичь степени эластичности зубьев, удерживать смазочные материалы путем поглощения в дереве и обеспечить за счет износа лучшую конфигурацию зубьев, чем та, которая обычно достигается при литье или даже при нарезке зубьев.

Тангенциальные колеса и спиральные передачи имеют только то, что называется линейным контактом между опорными поверхностями, и поскольку действие между этими поверхностями является скользящим, такие колеса подвержены быстрому износу и не способны выдерживать большое давление или передавать большое количество энергии, если поверхности не являются твердыми, а смазка — постоянной. В машинах использование тангенциальных колес в основном направлено на обеспечение быстрого изменения скорости, обычно для уменьшения движения и увеличения силы.

Размещая оси тангенциальной передачи так, чтобы резьба или зубья шестерен были параллельны грани ведомых зубьев, как в строгальных станках Messrs Wm. Sellers & Co., условия работы меняются, и возникает интересная проблема. Прогрессивное или прямое движение зубьев шестерни может быть равно скользящему движению между поверхностями; и столь же новый результат заключается в том, что скользящее действие распределяется по всей ширине ведомых зубьев.

В спиральной передаче линия силы находится под углом сорока пяти градусов к опорным граням зубьев, а скользящее движение равно скорости колес на их периферии; опора на зубьях, как было сказано ранее, является только линейным контактом. Такие колеса нельзя использовать, кроме случаев, когда должна быть передана незначительная сила. Спиральные колеса используются для соединения валов, которые пересекаются под прямыми углами, но в разных плоскостях, и когда колеса могут быть одного размера.

Можно упомянуть в отношении реечной передачи для передачи движения к кареткам строгальных станков или для других целей подобного характера: рейку можно притянуть к колесу, а подъемное действие избежать путем сокращения шага рейки, чтобы он немного отличался от ведущего колеса. Поднимающиеся или входящие зубья в этом случае не вступают в контакт с зубьями на рейке, пока не достигнут положения, нормального к линии движения каретки.

(1.) На какие классы можно разделить зубчатую передачу? — (2.) Что определяет износостойкость зубчатой передачи? — (3.) Какое преимущество дает использование деревянных зубьев для зубчатых колес? — (4.) Почему тангенциальные или червячные колеса недолговечны?

ГЛАВА XIV. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ АППАРАТ ДЛЯ ПЕРЕДАЧИ ЭНЕРГИИ.

Хотя это система, которая была разработана лишь недавно, использование гидравлических машин для передачи и применения энергии достигло широкого применения для различных целей и обещает еще более широкое использование в будущем. Рассматриваемый как средство регулярной передачи постоянного количества энергии, водяной аппарат является более дорогим и во многих отношениях уступает ремням или валам, и его использование должно быть прослежено до некоторого специального принципа, который адаптирует гидравлический аппарат к выполнению определенных задач. Этот принцип заключается в накоплении энергии таким образом, чтобы ее можно было использовать с большой силой через интервалы; и, во-вторых, в возможностях, предоставляемых для умножения силы с помощью таких простых механизмов, как насосы. Двигатель мощностью десять лошадиных сил, соединенный с машинами с помощью гидравлического аппарата, может обеспечить силу, равную ста лошадиным силам в течение одной десятой части времени, при этом энергия накапливается аккумуляторами в интервале; или, другими словами, движущая сила, действующая непрерывно, может быть накоплена и применена через интервалы по мере необходимости для подъема грузов, работы прессов, компрессионной ковки или другой работы прерывистого характера. Гидравлические машины, используемые для таких целей, более просты и недороги, чем зубчатые передачи и валы, особенно при применении большой силы, действующей на значительное расстояние, и где цилиндр и поршень представляют собой степень прочности, которая не могла бы быть достигнута с двойным количеством деталей, если бы вместо них использовались зубчатые передачи, винты, рычаги или другие устройства.

Движение или энергия могут быть изменены почти в любой степени соотношением между поршнями насосов и поршнями, которые отдают энергию, при этом одно и то же общее расположение механизмов подходит во всех случаях; тогда как при зубчатой передаче количество механизмов должно увеличиваться по мере того, как движущая сила и приложенная сила могут варьироваться во времени и силе. Это, как было сказано, рекомендует гидравлический аппарат там, где требуется большая сила через интервалы, и именно в таких случаях он был впервые применен и до сих пор по большей части используется.

Однако при использовании гидравлического аппарата для передачи и применения энергии приходится сталкиваться с такой трудностью: вода несжимаема, и для выполнения нерегулярной работы происходит потеря энергии, равная разнице между работой, которую может выполнить поршень, и тем, что он выполняет; то есть количество воды и, следовательно, количество отдаваемой энергии пропорционально движению и объему воды, а не выполненной работе. Применение гидравлических машин для подъема и перемещения грузов будет далее отмечено в другом месте.

(1.) При каких условиях гидравлический аппарат является подходящим средством передачи энергии? — (2.) К какому классу операций в основном применяется гидравлический аппарат? — (3.) Почему вода не является такой же подходящей средой, как воздух или пар, при передаче энергии для общих целей?

ГЛАВА XV. ПНЕВМАТИЧЕСКИЕ МАШИНЫ ДЛЯ ПЕРЕДАЧИ ЭНЕРГИИ.

Пневматические машины, помимо результатов, обусловленных упругостью воздуха, аналогичны по работе гидравлическим машинам.

Воду можно рассматривать как жесткую среду для передачи энергии, соответствующую валам и зубчатым колесам; воздух — как гибкую или податливую, соответствующую ремням. В настоящее время существует лишь ограниченное использование пневматического аппарата для передачи энергии, но его применение быстро расширяется, особенно при транспортировке материала с помощью воздушных потоков и при передаче энергии к горным машинам.

Успешное применение пневматической системы в туннеле Мон-Сени в Италии и в туннеле Хусак в Америке продемонстрировало ценность системы, где воздух не только служил для передачи энергии для работы машин, но и для вентиляции шахт в то же время. Воздушные тормоза для железнодорожных поездов — еще один пример, иллюстрирующий преимущества пневматической передачи; сила умножается в точках, где она применяется, так что соединительные трубы уменьшаются до небольшого размера, а скорость воздуха компенсирует большую силу, которую раньше приходилось передавать через стержни, цепи или валы. Основная цель, достигаемая использованием воздуха для работы железнодорожных тормозов, однако, заключается в поддержании соединения по всему поезду с помощью гибких труб, которые приспосабливаются к изменяющемуся расстоянию между вагонами. Предполагая, что поток воздуха в трубах существенно не затрудняется трением или углами и что не будет трудностей в поддержании смазки для поршней или других недоступных частей машин при приводе воздухом, кажется, есть много причин в пользу его использования как средства распределения энергии в производственных районах. Уменьшенная стоимость движущей силы, когда она генерируется в больших масштабах, а также расходы и опасность поддержания независимой паровой энергии для каждого отдельного предприятия, где используется энергия, особенно в городах, являются вескими причинами в пользу генерации и распределения энергии сжатым воздухом через трубы, как сейчас поставляются газ и вода.

Воздух кажется наиболее естественной и доступной средой для передачи и распределения энергии по любой общей системе, подобной воде или газу, и существует всякая вероятность того, что такая система будет существовать в будущем. Энергия, отдаваемая расширением воздуха, не равна энергии, потребляемой при его сжатии, но потеря незначительна по сравнению с преимуществами, которые могут быть получены другими способами. Нет предмета более интересного и, возможно, немногих более важных для изучения студентом-инженером в настоящее время, чем передача энергии и транспортировка материала с помощью пневматического аппарата.

При рассмотрении пневматических машин есть следующие моменты, на которые направлено внимание:

1. Ценность пневматического аппарата в достижении мест, где нельзя использовать паровые печи.

2. Использование, которое может быть сделано из воздуха после того, как он был применен в качестве движущего агента.

3. Экономия от конденсации, которой подвергается пар, избегание тепла и, как следствие, сжатие и расширение длинных проводящих труб.

4. Потеря энергии из-за трения и углов при проведении воздуха через трубы.

5. Смазка поверхностей, работающих под давлением воздуха, таких как поршни и клапаны двигателей.

6. Уменьшенная стоимость генерации энергии в больших масштабах по сравнению с рядом отдельных паровых двигателей, распределенных по производственным районам.

7. Эффект пневматических машин в снижении страховых ставок и опасности пожара.

8. Расходы на приспособления для распределения и их обслуживание.

Проходя так быстро по столь важному предмету, который допускает столь обширное рассмотрение, как машины передачи, читатель может видеть, что цель состояла в том, чтобы затронуть только те моменты, которые приведут к размышлениям и исследованиям, и особенно ответить на такие вопросы, которые наиболее вероятно возникнут в уме ученика. При организации и установке машин передачи, очевидно, первой проблемой должно быть то, какой вид машин следует использовать и каковы условия, которые должны определять выбор и расположение? То, что было написано, насколько это возможно, было направлено на предложение надлежащих средств решения этих вопросов.

(1.) В каком отношении воздух и вода похожи на ремни и зубчатые передачи как средства передачи энергии? — (2.) Каковы некоторые из основных преимуществ, получаемых при использовании воздуха для работы железнодорожных тормозов? — (3.) Назовите некоторые из преимуществ централизации движущей силы. — (4.) Одинаковы ли условия работы двигателя, если используется воздух или пар?

ГЛАВА XVI. МАШИНЫ ПРИМЕНЕНИЯ.

Термин «применение» был выбран как подходящий для того, чтобы отличить машины, которые расходуют и применяют энергию, от тех, которые используются для генерации или передачи энергии. Машины применения, используемые в производстве и расходующие свое действие на материал, направлены на определенные операции, которые обычно называют процессами, такие как резка, сжатие, шлифовка, разделение и дезинтеграция.

Классифицируя эти процессы, можно увидеть, что существует всего несколько функций, выполняемых машинами, и что все они действуют на нескольких общих принципах. Инженерные инструменты, используемые при подгонке, например, все направлены на процесс резки. Строгальные станки, токарные станки, сверлильные станки и формовочные станки — все это режущие машины, действующие по одному общему плану — плану клина, движущегося по прямым или кривым линиям.

Резка как процесс преобразования материала включает силу для приведения в движение режущих кромок, средства для направления и контроля их действия, а также механизм для поддержания и регулировки обрабатываемого материала. При резке ручными инструментами оператор выполняет две функции: приведение в движение и направление инструментов руками; но в так называемых силовых операциях машины заставляют выполнять эти функции. Почти во всех процессах машины вытеснили ручной труд, и можно заметить в истории и развитии станков, что многое было потеряно при слишком тесном подражании ручным операциям, когда машины были впервые применены. Чтобы быть прибыльными, машины должны либо использовать больше силы, направлять инструменты с большей точностью, либо перемещать их с большей скоростью, чем это достижимо вручную. Увеличенная скорость может, хотя и реже, быть целью использования машин, так же как и руководство инструментами или увеличенная сила при их приведении в движение. Руки рабочих ограничены не только силой, которая может быть приложена, и неспособностью направлять инструменты с точностью, но также ограничены медленной скоростью движения, так что машины могут быть использованы с большим преимуществом во многих операциях, где не требуется ни сила, ни руководство инструментами.

Нет ничего более интересного и в то же время более полезного в изучении механики, чем анализ действия режущих машин или других машин применения, и установление в примерах, которые попадаются на глаза, является ли главной целью машины увеличенная сила, более точное руководство или большая скорость, чем та, которая достижима при ручных операциях. Режущие машины, как объяснено, могут быть направлены на любую из этих целей по отдельности или на все их вместе, или эти цели могут варьироваться по своей относительной важности в различных операциях; но во всех случаях, когда машины выгодно используются, их действие можно проследить до одной или нескольких названных функций.

Чтобы проследить этот вопрос дальше. Будет обнаружено, что в таких машинах, которые направлены в основном на увеличение силы или увеличение количества энергии, которая может быть применена в любой операции, такой как распиловка дерева или камня, эффект, производимый при сравнении с ручным трудом, почти равен разнице в количестве приложенной энергии; и экономия, которую такие машины обеспечивают, обычно находится в той же пропорции. Машина, которая может расходовать десять лошадиных сил при выполнении определенного вида работы, сэкономит в десять раз больше, чем машина, направленная на ту же цель, расходующая всего одну лошадиную силу; это, конечно, относится к машинам для выполнения более грубых видов работы и используемым для вытеснения чисто физических усилий. В других машинах применения, таких как те, которые направлены в основном на руководство или скорость действия, такие как швейные машины, машины для нарезания шипов, машины для нарезания зубьев и так далее, нет никакой связи между увеличенным эффектом, который может быть произведен, и количеством затраченной энергии.

Разница между ручными и машинными операциями, а также трудосберегающий эффект машин будут далее обсуждаться в другом месте; предмет упоминается здесь только для того, чтобы позволить читателю более полно различать машины передачи и машины применения. Машины применения, направленные на то, что было названо процессами сжатия, такие как паровые молоты, падающие молоты, прессы, прокатные станы и так далее, воздействуют на материал, который является естественно мягким и пластичным, или когда он размягчается нагреванием, как в случае ковки.

В процессах сжатия никакой материал не срезается, как при резке или шлифовке, масса принудительно принимает форму с помощью штампов или форм, которые придают требуемую конфигурацию. Действие сжимающих машин может быть прерывистым, как в случае прокатных станов; ударным, как в паровых молотах, где большая сила действует на ограниченном расстоянии; или постепенным и устойчивым, как при прессовой ковке. Машины применения для абразивной обработки или шлифовки постоянно входят в более широкое использование; их главная цель — резать или придавать форму материалу, слишком твердому для воздействия сжатием или процессами резки. Из этого следует, что необходимость в машинах такого рода пропорциональна количеству твердого материала, который входит в производство; в металлообработке использование закаленной стали и железа быстро увеличивается, и, как результат, шлифовальные машины теперь занимают место среди стандартных станков слесарной мастерской.

Шлифовка, несомненно, если проследить до принципов, которые лежат в основе, — это не что иное, как процесс резки, в котором используемые кромки тверже любого материала, который может быть превращен в резцы, кромки прочно поддерживаются путем внедрения в массу, как частицы песка в точильных камнях или частицы наждака в наждачных кругах.

Разделительные машины, такие как болты и сита, которые можно назвать классом, не требуют объяснения. Использование магнитных машин для разделения железных и латунных опилок или цеховых отходов можно отметить как недавнее улучшение некоторого значения.

Дезинтегрирующие машины, такие как те, что используются для измельчения различных веществ, помола зерна или пульпы, разделения волокнистого материала и так далее, за некоторыми исключениями, достаточно просты, чтобы их можно было легко понять. Одним из этих исключений являются роторные «дезинтеграторы», недавно представленные, относительно действия которых существует некоторое разнообразие мнений. Производимый эффект — это, безусловно, абразивный износ, результат ударов кусков или частиц друг о друга или о вращающиеся биты и корпус. Новизна процесса заключается в увеличенном эффекте, производимом высокой скоростью, или, другими словами, быстротой ударов.

(1.) Назовите пять машин в качестве типов тех, что используются в общих процессах преобразования материала. — (2.) Назовите некоторые машины, цель которых — увеличить силу; одну для достижения скорости; одну, направленную на руководство инструментами. — (3.) В чем разница между горячей и холодной обработкой железа в отношении процессов; в отношении размеров? — (4.)

ГЛАВА XVII. ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ И ОБРАБОТКИ МАТЕРИАЛОВ.

Паровые и другие машины, применяемые для транспортировки материалов и передвижения в навигации и на железных дорогах, составляют большую часть того, что можно назвать продукцией машиностроения; и если учесть, что этой огромной отрасли парового транспорта менее ста лет, а также оценить ее нынешнее и возможное будущее влияние на дела человеческие, мы сможем осознать ту связь, которую техническая наука имеет с современной цивилизацией.

Прослеживание применения энергии для движения судов и поездов со всеми многочисленными сложными проблемами, которые неизбежно возникли бы при этом, вывело бы данную работу далеко за пределы тех рамок, в которых она наиболее полезна для ученика инженера; кроме того, это вышло бы за рамки того, что можно должным образом назвать производственными процессами в мастерской.

Морское и железнодорожное машиностроение поглотило лучшие таланты в мире; исследования и изыскания в этих областях проводились в степени, соразмерной их важности, и было бы трудно указать на какой-либо пробел в многочисленных добротных учебниках, подготовленных по этим предметам. Морское и железнодорожное машиностроение — это науки, которые в некотором смысле могут быть отделены от обычных конструктивных искусств и изучаться в конце курса машиностроения, но они вряд ли являются подходящими предметами для изучения учеником в самом начале.

При рассмотрении оборудования для транспортировки как класса, предмет, насколько он здесь затрагивается, будет ограничен перемещением и обработкой материалов как одним из производственных процессов, особенно в связи с конструированием машин. Если оценить количество времени, затрат, труда и оборудования, посвященных обработке материалов в цехах, это вызывает изумление у тех, кто ранее не исследовал данный вопрос; как статья расходов, обработка часто превышает слесарную обработку крупных деталей, а в более тяжелых классах работ требует самого тщательного внимания для обеспечения экономичности производственных процессов.

Ученику будет полезно начать сразу же, как только он приступит к цеховым процессам, отмечать способы обработки материалов, наблюдая за работой кранов, подъемников, тележек, такелажа, роликов; короче говоря, всего, что связано с перемещением и обработкой. Оборудование и приспособления, находящиеся в обычном пользовании, достаточно просты в механическом смысле, но принципы обработки материалов отнюдь не так очевидны или легки для понимания. Разнообразие практики, наблюдаемое в различных планах обработки и подъема грузов, полностью подтверждает последнее утверждение, и сомнительно, существует ли какая-либо другая отрасль машиностроения, к которой относятся менее научно, чем к оборудованию этого класса. Я не имею в виду механизм кранов и других устройств, которые обычно хорошо сбалансированы и, как правило, хорошо устроены, а адаптацию такого оборудования применительно к особым или местным условиям. Существуют определенные внутренние трудности, с которыми приходится сталкиваться при конструировании и эксплуатации оборудования для подъема и обработки, которые свойственны ему как классу; среди этих трудностей — передача энергии к подвижному механизму, прерывистое и неравномерное приложение силы, серьезные нагрузки, а также подверженность авариям и поломкам из-за того, что такое оборудование управляется по усмотрению обслуживающего персонала.

Обычное оборудование, напротив, является стационарным, обычно потребляет регулярное количество энергии, не подвергается таким неопределенным нагрузкам и, как правило, действует без того, чтобы его работа контролировалась волей обслуживающего персонала.

Функции, требуемые от оборудования для обработки материалов в цехе, очень близко соответствуют функциям человеческих рук. Природа в этом, как и во всем остальном, где возможно сравнение, превзошла человека в адаптации; на самом деле, мы не можем представить ничего более совершенного, чем человеческие руки для обработки материалов — обязанность, которая составляет значительную часть всего того, что мы называем трудом.

Рассматриваемые механически как средство обработки материалов, человеческие руки способны прилагать силу в любом направлении: вертикально, горизонтально или под любым углом, двигаясь с различной скоростью, как того требуют условия, и с варьируемой силой в пределах человеческой силы. Эти функции позволяют нам медленно и осторожно поднять или положить груз, быстро транспортировать его для экономии времени, перемещать его в любом направлении и без малейшей потери энергии, за исключением случаев переноски небольших грузов, когда приходится перемещать все тело, как при подъеме или спуске по лестнице. Силовые мостовые краны, которые обычно используются на предприятиях по сборке машин, являются, пожалуй, наиболее близким приближением к человеческому строению в плане механизмов обработки; им, однако, не хватает той очень важной особенности движения, скорость которого регулируется по желанию. Очевидно, что в оборудовании любого типа для обработки и подъема, которое движется с равномерной скоростью, и эта скорость адаптирована, как это должно быть, к условиям начала или завершения перемещения груза, много времени должно теряться при транспортировке, особенно когда груз перемещается на значительное расстояние. Эта равномерная скорость, пожалуй, является самым большим недостатком подъемного оборудования, находящегося в общем пользовании, по крайней мере, в том, что приводится в действие энергией.

При обработке груза руками он осторожно поднимается и укладывается с осторожностью, но перемещается как можно быстрее на всем промежуточном расстоянии; этот урок природы не остался без внимания. Мы видим, что внимание инженеров было направлено на этот принцип переменной скорости, контролируемой по желанию. Гидравлические краны сэра Уильяма Армстронга, например, используют этот принцип наиболее эффективным образом, не только обеспечивая быструю транспортировку грузов при подъеме, но и укладывая или регулируя их с осторожностью и точностью, неизвестными механизмам с принудительным приводом или даже управляемым фрикционными тормозами.

Принципы всех механизмов для обработки грузов должны быть такими, чтобы ставить силу, скорость движения и направление силы под контроль оператора, что, как было указано, по сути является тем же самым, что и действие человеческих рук.

Безопасность, простота и надежность действия гидравлического оборудования уже привели к его широкому применению для перемещения и подъема грузов, и справедливо предположить, что важность и успех этого изобретения полностью дают ему право классифицироваться как одно из самых важных, сделанных в машиностроении за последние пятьдесят лет. Применение гидравлической силы при эксплуатации оборудования, используемого в процессах производства стали по методу Бессемера, является одним из лучших примеров, иллюстрирующих преимущества и принципы гидравлической системы. Опубликованные чертежи и описания сталелитейного завода Бессемера объясняют это гидравлическое оборудование.

Существует, однако, принцип в гидравлическом оборудовании, который необходимо учитывать при сравнении его с механизмами с принудительным приводом, что часто приводит к потере энергии, которая во многих случаях перевешивает любую выгоду, полученную от особого действия гидравлического аппарата. Я имею в виду потерю энергии, связанную с работой с несжимаемой средой, где количество затрачиваемой силы постоянно, независимо от оказываемого сопротивления. Гидравлический кран, например, потребляет энергию пропорционально своим движениям, а не количеству выполненной работы; требуется одинаковое количество воды для заполнения цилиндров таких кранов, независимо от того, оказывает ли вода большую или малую силу при перемещении поршней. Разница между использованием упругих сред, таких как воздух и пар, и несжимаемой среды, такой как вода, для передачи силы при выполнении нерегулярной работы, уже упоминалась и представляет собой очень интересный предмет изучения для студента-механика, приводящий, как это происходит, к решению многих проблем, касающихся использования и эффекта энергии.

Паровые краны г-на Моррисона, которые напоминают гидравлические краны, за исключением того, что в качестве среды для передачи силы используется пар, а не вода, сочетают в себе все преимущества гидравлического аппарата, за исключением принудительного движения, и позволяют избежать потери энергии, которая происходит при использовании воды. Упругость пара на практике, как выяснилось, не создает препятствий для плавного и точного движения груза, при условии, что механизм хорошо сконструирован, в то время как потеря тепла из-за излучения ничтожна.

Вернемся к цеховым процессам в производстве. Материал, подвергающийся обработке, должен часто, иногда постоянно, перемещаться с одного места на другое для получения последовательных операций, и это перемещение может быть либо вертикальным, либо горизонтальным, что определяется, во-первых, относительной легкостью, с которой материал может быть поднят вертикально или перемещен горизонтально, во-вторых, стоимостью земли и количеством доступного места, и в-третьих, местными условиями расположения. В больших городах, где осуществляется значительная часть производства, стоимость земли настолько велика, что ее цена становится веским основанием для строительства высоких зданий в несколько этажей и перемещения материалов вертикально с помощью подъемников, тем самым выигрывая площадь за счет этажей, вместо того чтобы распределять работу по земле; нет также никакого недостатка в высоких зданиях для большинства видов производства, включая даже сборку машин, — положение, которое вряд ли будет принято в Европе, где операции по сборке, за исключением мелких деталей, редко выполняются на верхних этажах.

Вертикальная обработка, хотя и потребляет больше энергии, как правило, стоит дешевле, более удобна и требует меньше места, чем горизонтальная обработка, которая обязательно в той или иной степени мешает конструктивным операциям в мастерской. При сборке машин обычно неправильно оценивается стоимость первых этажей, которые, несомненно, незаменимы для тяжелейшего класса работ и для самых тяжелых станков; но при обычном классе работ, где детали не превышают двух тонн по весу, верхние этажи, если они прочные, столь же удобны, если имеется надлежащее оборудование для обработки материалов; на самом деле, записи любого предприятия, где тщательно ведутся учеты затрат, покажут, что расходы на сборку на верхних этажах меньше, чем на первых. Это объясняется лучшим освещением и удалением сборки от влияний и помех других операций, которые неизбежно должны выполняться на первых этажах.

Для погрузки и разгрузки телег и вагонов удобство старого внешнего стропа хорошо известно; также хорошо подтвержденным фактом является то, что несчастные случаи редко происходят со строповыми подъемниками, хотя они кажутся менее безопасными, чем беговые платформы или лифты. Как общее правило, самое опасное оборудование для обработки или подъема материалов — это то, которое претендует на то, чтобы обойтись без заботы и бдительности обслуживающего персонала, а самое безопасное оборудование — то, которое принуждает к такому вниманию. Условие, которое приводит к опасности в подъемном оборудовании, заключается в том, что используемая сила противостоит силе тяжести, а поскольку сила тяжести действует постоянно, она всегда готова воспользоваться малейшим прекращением противодействующей используемой силы и, таким образом, утащить груз, за который борются две силы; поскольку груз под влиянием силы тяжести движется с ускоренной скоростью, если сила тяжести становится хозяином, результатом обычно является серьезный несчастный случай. Подъем можно рассматривать как случай, когда приспособления человека направлены на преодоление или противодействие естественной силе; несовершенная сила оборудования подвержена авариям или прерываниям, но сила тяжести никогда не перестает действовать. Действующей на каждую частицу материи пропорционально ее весу должна быть некая сила, противостоящая и равная силе тяжести; например, кусок железа, лежащий на верстаке, противостоит верстаку и удерживается в сопротивлении силе тяжести, и чтобы переместить этот кусок железа, мы должны заменить его некоторой противодействующей силой, такой как руки или подъемный механизм, чтобы преодолеть силу тяжести.

Подобно тому, как молекулярное сцепление удерживает частицы материи вместе, образуя твердые тела, так и сила тяжести удерживает объекты на своих местах; и чтобы достичь правильного представления о силах, особенно при обработке и перемещении материалов, необходимо ознакомить ум с этой мыслью.

Сила тяжести действует только в одном направлении — вертикально, так что основная сила подъемного и обрабатывающего оборудования, которая противостоит силе тяжести, также должна действовать вертикально, в то время как горизонтальное перемещение объектов может быть достигнуто простым преодолением трения между ними и поверхностями, по которым они движутся. Это видно на практике. Сила в сто фунтов может переместить груженую тележку, для подъема которой потребовались бы тонны; следовательно, горизонтальные перемещения материалов могут быть легко выполнены вручную с помощью тележек и роликов, пока они перемещаются по ровным плоскостям; но если груз должен быть поднят хотя бы на дюйм из-за неровностей пола, разница между преодолением контакта трения и противодействием силе тяжести сразу становится очевидной.

Одной из проблем, связанных с обработкой материалов, является определение того, где должна заканчиваться ручная сила и начинаться движущая сила — какие условия оправдают установку кранов, подъемников или трамвайных путей, а какие нет. Часто совершаются ошибки при применении энергии, когда она не требуется, особенно для обработки материалов; слишком распространенная тенденция сегодняшнего дня — применять энергию для каждой цели, где это возможно, без оценки фактической экономии, которая может быть достигнута. Распространенное впечатление состоит в том, что движущая сила, где бы она ни применялась для замены ручного труда при обработке материалов, дает выигрыш; но во многих случаях ошибочность этого станет очевидной, когда будут приняты во внимание все условия.

Рассматриваемый с точки зрения коммерческой целесообразности как вопрос только стоимости, обычно дешевле перемещать материалы вручную, когда их можно легко поднять или переместить рабочим, когда движение в основном происходит в горизонтальном направлении и когда труд может быть постоянно занят; или, чтобы принять общее правило, которое на практике сводится к тому же самому, вертикальный подъем должен выполняться движущей силой, а горизонтальное перемещение на короткие расстояния — вручную. Нет ничего более неестественного, чем когда люди носят грузы по лестницам или приставным лестницам; усилие, затрачиваемое в таких случаях, наполовину или более расходуется на поднятие веса собственного тела, что не используется при спуске, и всегда лучше использовать намоточный или другой механизм для поднятия грузов, даже если он должен приводиться в действие ручным трудом. Говоря об этом вопросе переноски грузов вверх, мне вспоминается тот факт, что строители в Англии и Америке, особенно в последней стране, часто заставляют носить материалы по лестницам, в то время как в некоторых старых европейских странах, где мало претензий на научную обработку, кирпичи обычно перебрасываются от одного человека к другому, стоящему на лестницах на расстоянии десяти-пятнадцати футов друг от друга.

В заключение. Читатель поймет, что трудности и разнообразие практики в любой отрасли машиностроения создают схожие или равные трудности при объяснении или рассуждении об операциях; и максимум, что можно сделать в ограниченном пространстве, отведенном здесь теме перемещения материалов, — это указать некоторые принципы, которыми следует руководствоваться при конструировании и адаптации оборудования для обработки, из которых читатель может самостоятельно взяться за предмет и проследить его через различные примеры, которые могут попасться на глаза.

Подводя итог — мы имеем следующие положения относительно перемещения и обработки материалов:

1. Наиболее экономичным и эффективным механизмом для обработки является тот, который постоянно держит количество силы и скорость движения под контролем оператора.

2. Необходимость в силовом оборудовании для обработки и последующая экономия, достигаемая им, в основном заключаются в вертикальном подъеме, горизонтальное перемещение легко выполняется вручную.

3. Вертикальное перемещение материалов, хотя и потребляет больше энергии, является более экономичным, чем горизонтальная обработка, поскольку требуется меньше площади пола и поверхности земли.

4. Ценность оборудования для обработки или экономия, которую оно дает, пропорциональна постоянству, с которым оно работает; такое оборудование может сократить время обработки, не удешевляя расходы.

5. Гидравлическое оборудование ближе всего подходит к выполнению требуемых условий при обработке материалов и должно применяться в случаях, когда работа довольно однородна, а объем обработки оправдает требуемые затраты.

6. Обработка материалов при конструировании машин является одной из основных статей расходов, с которыми приходится иметь дело; каждый раз, когда деталь перемещается, ее стоимость увеличивается, и обычно в гораздо большей степени, чем предполагается.

(1.) Почему подъем грузов был сделан стандартом для измерения силы? — (2.) Назовите некоторые трудности, с которыми приходится сталкиваться при эксплуатации оборудования для подъема или обработки материалов. — (3.) Какая аналогия существует между ручной обработкой и работой гидравлических кранов? — (4.) Объясните, как использование мостовых кранов экономит место в сборочном цехе. — (5.) При каких обстоятельствах целесообразно перемещать материалы вертикально? — (6.) К каким обстоятельствам в основном относится опасность при обработке?

ГЛАВА XVIII. КОМБИНИРОВАНИЕ МАШИН.

Комбинирование нескольких функций в одной машине, хотя это и не кажется важным вопросом для рассмотрения здесь, тем не менее является тем, что имеет большое отношение к производству машин, и составляет то, что можно назвать принципом конструирования.

Причины, благоприятствующие комбинированию функций в машинах, и эффекты, которые такие комбинации могут производить, настолько разнообразны, что проблема привела к большому разнообразию мнений и практики как среди тех, кто конструирует, так и даже среди тех, кто использует машины. Можно также сказать, что большая часть комбинаций, встречающихся в машинах, таких как токарные, фрезерные, расточные, долбежные и сверлильные в металлообработке, обусловлена не каким-либо продуманным планом со стороны производителей, а скорее мнением, что такие машины представляют собой двойную или увеличенную мощность. Комбинирование в машинах зашло так далеко, что в одном случае, который попал в поле зрения автора, машина была устроена так, чтобы выполнять почти каждую операцию, требуемую при отделке деталей машин; полностью организованная и демонстрирующая высокий уровень механических способностей в проектировании и устройстве, но практически не представляющая большей ценности, чем отдельный станок, потому что одновременно могла выполняться только одна операция.

Чтобы направить внимание учащихся на определенные правила, которые будут направлять их при формировании мнений по этому вопросу комбинирования машин, я представлю следующие положения, а затем рассмотрю их более подробно: —

Первое. При комбинировании двух или более операций в одной машине единственными достигнутыми целями являются небольшая экономия в первоначальной стоимости, одна станина, отвечающая за две или более машин, и экономия площади пола.

Второе. В машине, где комбинируются две или более операций, мощность такой машины соответствует только одной из этих операций, если только более одной не могут выполняться одновременно, не мешая друг другу.

Третье. Комбинированные машины могут успешно применяться только тогда, когда один оператор выполняет все операции, и когда переход от одной к другой требует лишь незначительной регулировки и переналадки.

Четвертое. Устройство частей комбинированной машины должно быть изменено в соответствии с отношениями между ними, вместо того чтобы быть адаптированным непосредственно к выполняемой работе.

Пятое. Стоимость специальной адаптации и обычные неудобства при наладке комбинированных машин, когда их части работают независимо, часто равны, а иногда превышают то, что экономится на станинах и площади пола.

Обращаясь сначала к экономии, достигаемой путем комбинирования нескольких операций в одной машине, пожалуй, нет ни одного конструктора из двадцати, который когда-либо останавливается, чтобы подумать, что действительно выигрывается, и, возможно, нет ни одного покупателя из ста, который делает то же самое. Впечатление таково, что когда одна машина выполняет две операции, это экономит вторую машину. Замечательный пример этого существует в производстве комбинированных машин в Европе для деревообработки, где часто встречаются сложные машины, которые выполняют все операции столярной мастерской, но, как правило, только одну вещь за раз, и обычно неудобным образом, каждая операция затрудняется и мешается другой; и при переходе от одного вида работы к другому регулировки и изменения обычно равны, а иногда превышают работу, которую нужно выполнить. Что еще более странно, так это то, что такие машины покупаются, когда их стоимость часто равна стоимости отдельных машин для выполнения той же работы.

В металлообработке, благодаря более совершенному разделению труда и более интеллектуальной обработке, чем в деревообработке, меньше комбинирования в машинах — на самом деле, комбинированная машина для металлообработки в наши дни встречается редко и никогда не используется в обстоятельствах, где она вызывает фактический убыток. Преимущество комбинации, как было сказано, может быть только в станинах и площади пола, занимаемой машинами, но эти соображения, если оценивать их по надлежащему стандарту, совершенно незначительны по сравнению с другими статьями расходов при эксплуатации машин, такими как обслуживание, проценты на инвестированную стоимость машины, амортизация стоимости из-за износа, ремонт и так далее.

Предполагая, например, что машина будет стоить столько же, сколько заработная плата оператора за один год, что недалеко от средней оценки для станков по металлообработке, и что проценты, износ и ремонт составляют десять процентов от этой суммы, тогда обслуживание стоило бы в десять раз больше, чем машина; другими словами, заработная плата, выплачиваемая рабочему за обслуживание машины, в среднем в десять раз больше, чем другие расходы, связанные с ее эксплуатацией, за исключением энергии. Исходя из этого, следует, что в станках любое улучшение, направленное на экономию труда, стоит в десять раз больше, чем равное улучшение, направленное на экономию первоначальной стоимости.

Этот способ рассуждения приведет к правильным оценкам разницы в стоимости между хорошими инструментами и низкокачественными инструментами; результаты производительности, а не инвестиции, рассматриваются в первую очередь, поскольку расходы на эксплуатацию, как предполагалось ранее, обычно в десять раз больше, чем проценты на стоимость машины.

В свете этих положений мне вряд ли нужно говорить, на какой объект должны быть направлены улучшения машин, и какие из названных соображений больше всего затрагиваются комбинацией функций машин; факт в том, что если бы можно было подготовить оценки, показывающие фактический эффект комбинаций машин, это удивило бы тех, кто не исследовал этот вопрос, и во многих случаях показало бы потерю всей стоимости таких машин каждый год. Эффект комбинированных машин, однако, отнюдь не одинаков; сделанные замечания относятся к стандартным машинам, используемым в регулярной работе инженерного или другого предприятия. В исключительных случаях может быть целесообразно использовать комбинированные машины. В инструментальном цехе машиностроительных заводов, например, где один человек обычно может выполнять основную часть работы и где мало места для машин, условия особенно благоприятны для комбинированных машин, таких как те, что могут использоваться при фрезеровании, точении, сверлении и так далее; но везде, где есть необходимость или возможность выполнять две или более из этих операций одновременно, стоимость отдельных машин — лишь небольшое соображение по сравнению с экономией труда, которая может быть достигнута независимыми инструментами для выполнения каждой операции. Тенденция производственных процессов любого рода в настоящее время направлена на разделение труда и на разделение каждой операции на как можно большее количество отраслей, так что изучение, потраченное на «сегрегацию», а не на «агрегацию» функций машин, скорее всего, даст прибыльные результаты.

Эта статья была введена не только для того, чтобы дать истинное понимание эффекта и ценности комбинирования машин, но и для предостережения от распространенной ошибки смешивания комбинирования машин с изобретательством.

Большая часть предполагаемых улучшений в оборудовании при исследовании окажется состоящей не более чем из комбинации нескольких функций в одной машине, новизна устройства которых ведет к впечатлению полезности и увеличенного эффекта.

(1.) Что выигрывается путем устройства машины для выполнения нескольких различных операций? — (2.) Что может быть потеряно при такой комбинации? — (3.) Каков основной расход, связанный с эксплуатацией станков? — (4.) Какой вид улучшения в станках дает наиболее прибыльный результат? — (5.) Каковы основные причины, которые привели к комбинациям машин.

ГЛАВА XIX. РАСПОЛОЖЕНИЕ ИНЖЕНЕРНЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ.

Первым и, пожалуй, самым важным делом из всех при основании инженерных работ является вопрос расположения. Как коммерческое соображение, влияющее на стоимость обработки и расходы на обработку материалов, расположение предприятия может в значительной степени определить прибыль, которая может быть получена, и, как объяснялось ранее, от этого вопроса прибыли зависит успех таких работ.

Помимо стоимости или трудности получения земли, достаточной для реализации планов инженерных предприятий, разнообразие их расположения, встречающееся даже в современных постройках, несомненно, связано с отсутствием рассуждений из общих предпосылок. Всегда существует сильная тенденция приспосабливаться к местным условиям, и нередко детали цеховой обработки совершенно упускаются из виду или не понимаются теми, кто занимается планировкой зданий.

Сходство операций, проводимых на всех работах, направленных на производство машин, и вид знаний, требуемых при планировании и ведении таких работ, заставили бы нас предположить, что в машиностроительных цехах существовало бы по крайней мере столько же системы, сколько в других производственных предприятиях, что, безусловно, не так. Существует, однако, разница, которую следует учитывать: в то время как многие виды предприятий могут быть организованы в самом начале для определенного объема бизнеса, машиностроительные цеха обычно вырастают вокруг ядра и постепенно расширяются по мере роста их репутации и спроса на их продукцию; кроме того, разнообразие операций, требуемых на инженерном предприятии, и переход от одного класса работы к другому склонны приводить к путанице в расположении, которая слишком часто поощряется, или, по крайней мере, не предотвращается недостаточными оценками стоимости обработки и перемещения материалов.

Материалы, потребляемые на инженерном предприятии, состоят в основном из железа, топлива, песка и пиломатериалов. Эти статьи или их продукты в процессе обработки постоянно приближаются к сборочному цеху, из которого готовые машины отправляются после завершения. Это делает сборочный цех своего рода фокусным центром предприятия, который должен быть основой общего плана расположения. Это установлено, и литейный, кузнечный, отделочный и модельный цеха рассматриваются как питающие отделы для сборочного цеха, из чего следует, что связи между сборочным цехом и другими отделами должны быть как можно короче и такими, чтобы позволить свободный проход для материалов и готовую связь между менеджерами и рабочими в разных помещениях. Эти условия предполагали бы центральное помещение для сборки, с различными отделами для литья, ковки и отделки, расходящимися от сборочного цеха, как спицы колеса, или, что почти то же самое, отходящими под прямым углом с обеих сторон и с одного конца полого квадрата, оставляя четвертую сторону сборочного помещения выходящей на улицу или дорогу, позволяя свободный выход для машин по завершении.

Материал в своем сыром состоянии не только состоит из различных вещей, таких как железо, песок, уголь и пиломатериалы, которые должны храниться отдельно, но и объем таких материалов намного больше, чем их готовый продукт. Поэтому вполне естественно принимать такой материал на внешней стороне или «периферии» предприятия, где больше всего места для входов и для отдельного хранения таких запасов. Такое расположение, конечно, возможно только там, где может быть доступ к значительной части границы предприятия, однако есть лишь немногие случаи, когда цех не может быть организован в целом по предложенному плану. Принимая материал снаружи и доставляя готовый продукт из центра, связи между отделами предприятия являются самыми короткими, какие только возможны; наблюдая за планами лучших предприятий современного расположения, особенно тех, что в Европе, можно увидеть, что эта система приближается во многих из них, особенно на предприятиях, посвященных производству какого-то специального класса работ.

Обработка и перемещение материалов — это главный вопрос, который следует учитывать при расположении инженерных работ. Конструктивную обработку можно наблюдать, оценивать и обнаруживать ошибки путем сравнения, но обработка, как и проекты машин, — это более неясный вопрос, и может быть сильно ошибочной, не будучи очевидной для кого-либо, кроме тех, кто высококвалифицирован и чье внимание было специально направлено на этот вопрос.

Предполагая, что инженерное предприятие состоит из одноэтажных зданий, а основные операции проводятся на уровне земли, единственный вертикальный подъем, который будет выполняться, будет в сборочном помещении, где собираются части машин. Это помещение должно быть доступно в каждой части мостовыми кранами, которые могут использоваться не только при повороте, перемещении и размещении работы, но и при погрузке ее на вагоны или телеги. Одним из результатов использования мостовых кранов, часто упускаемым из виду, является экономия площади пола; при обычной сборке от одной трети до вдвое большего количества рабочих найдут место в сборочном цехе, если используется мостовой кран, разница заключается в том, что при перемещении деталей они могут проходить над другими деталями, вместо того чтобы требовать длинных открытых проходов на полу. Настолько заметна эта экономия места, достигаемая мостовыми кранами, что в Англии, где они обычно используются, обработка не только менее дорога и быстрее, но площадь сборочных полов обычно вдвое меньше, чем в Америке, где мостовые краны не используются.

Отливки, поковки и общие припасы для сборки могут быть легко доставлены в сборочный цех из других отделов на тележках без помощи движущей силы; так что сборочные и литейные краны будут выполнять всю подъемную работу, требуемую на любых, кроме очень крупных, предприятиях.

Вспомогательные отделы, если они расположены вокруг сборочного цеха в центре, должны быть устроены так, чтобы материал, который должен пройти через два или более отделов, мог делать это в порядке процессов и без необходимости пересекать сборочный цех. Литье, расточка, строгание, сверление и сборка, например, должны следовать друг за другом, и различные отделы должны быть устроены соответствующим образом; всякий раз, когда отливка перемещается дважды по одному и тому же курсу, это показывает ошибку расположения и бесполезный расход. То же правило применяется ко всем видам материалов.

Большая часть обработки на инженерном предприятии избегается, если материал может храниться и приниматься на более высоком уровне, чем рабочие полы; если, например, уголь, железо и песок принимаются с железнодорожных вагонов на высоте, достаточной для того, чтобы позволить им быть депонированными там, где они хранятся под действием силы тяжести, это равносильно экономии энергии и расходов, требуемых для поднятия материала на такую высоту, или перемещения его и укладки, что в конечном итоге сводится к тому же самому. Не предлагается следовать деталям расположения цеха дальше, чем предоставить ключ к некоторым общим принципам, которые следует учитывать при разработке планов расположения. На такие принципы гораздо больше можно положиться, чем даже на опыт при предложении расположения цехов, потому что весь опыт должен быть получен в связи с особыми местными условиями, которые часто искажают и предубеждают суждение и ведут к ошибке при формировании планов в обстоятельствах, отличных от тех, где был получен опыт.

(1.) Как расположение предприятия может повлиять на его заработок? — (2.) Почему расположение инженерных предприятий обычно нерегулярно? — (3.) Почему сборочный цех должен быть базой расположения на инженерных предприятиях? — (4.) Каковы основные материалы, потребляемые на инженерных работах? — (5.) Почему специальный опыт не является безопасным руководством при формировании планов расположения цехов?

ГЛАВА XX. ОБОБЩЕНИЕ ЦЕХОВЫХ ПРОЦЕССОВ.

Рассмотрев до сих пор такие общие принципы и факты, связанные с практической механикой, которые могли бы должным образом предшествовать и быть полезными при изучении фактической обработки в мастерской, мы переходим далее к литью, ковке и отделке, с другими деталями, которые включают как ручное, так и умственное мастерство, и к которым будет применяться термин «процессы».

Поскольку эти цеховые процессы или операции более или менее связаны и переходят один в другой, в начале необходимо дать их краткое резюме, излагающее общую цель каждого, что может послужить тому, чтобы сделать подробные замечания более понятными для читателя, когда он дойдет до них в их последовательном порядке.

Проектирование, или создание планов машин, может считаться ведущим элементом в инженерном производстве или конструировании машин, тем, которому все остальные подчинены, как по порядку, так и по важности, и является той отраслью, на которую особенно направлены инженерные знания. Проектирование должно состоять, во-первых, в предположении определенных результатов, и, во-вторых, в представлении механических агентов для производства этих результатов. Оно охватывает геометрию движений, размещение и расположение материала, выносливость трущихся поверхностей, регулировки, симметрию; короче говоря, все условия работы машины и конструирования машины. Этот предмет будет снова рассмотрен более подробно в другом разделе.

Черчение, или рисование, как его чаще называют, — это средство, с помощью которого умственные концепции передаются от одного человека к другому; это язык механики, и он занимает место слов, которые недостаточны для передачи механических идей понятным образом.

Чертежи представляют и объясняют машины, к которым они относятся, как символы в алгебре представляют величины, и в некоторой степени допускают те же модификации и эксперименты, которым могла бы быть подвергнута сама машина, если бы она была уже сконструирована. Чертежи также являются важным подспорьем в развитии проектов или концепций. Невозможно представить и удержать в уме все части сложной машины и их отношение друг к другу без некоторой помощи, чтобы зафиксировать различные идеи по мере их возникновения и держать их в поле зрения для сравнения; как и при составлении статистики, итоги должны быть под рукой для справки и для определения отношения, которое одна вещь может иметь к другой.

В мастерской цели черчения заключаются в том, чтобы донести планы и размеры до рабочих и позволить разделить труд, чтобы несколько частей машины могли обрабатываться разными рабочими одновременно — также чтобы позволить сделать классификацию и оценки стоимости и вести записи.

Чертежи, по сути, являются базой цеховой системы, от которой зависит не только точность и единообразие того, что производится, но и, в значительной степени, его стоимость. Полные чертежи всего, что делается, теперь считаются незаменимыми на лучших регулируемых предприятиях; однако мы не так далеко ушли от времени, когда большинство работ делалось без чертежей, чтобы мы не могли противопоставить нынешнюю систему той, что существовала всего несколько лет назад, когда сконструировать новую машину было большим делом, обычно включающим много экспериментов и ошибок.

Модельное дело относится к конструированию дублирующих моделей для литых частей машин и включает знание усадки и охлаждающих напряжений, способа формовки и правильного положения деталей при литье для обеспечения прочности в определенных частях. Как отрасль производства машин, модельное дело требует большого количества специальных знаний и высокой степени мастерства; ибо ни в одном другом отделе нет так много того, что должно быть оставлено на усмотрение и суждение рабочих.

Модельщики должны досконально понимать чертежи, чтобы воспроизвести их на разметочных досках с допуском на усадку и определить стержни; они также должны понимать формовку, литье, сборку и отделку. Модельное дело как отрасль производства машин должно стоять после проектирования и черчения.

Литейное дело и литье относятся к формированию частей машин путем заливки расплавленного металла в формы, при этом одной силы тяжести достаточно, чтобы спрессовать или придать ему форму даже сложных форм. Как процесс для придания формы такому металлу, который не повреждается высокой степенью тепла, требуемой при плавлении, формовка является самым дешевым и быстрым из всех средств, даже для форм с регулярным контуром, в то время как важность формовки при производстве нерегулярных форм такова, что без этого процесса вся система конструирования машин должна была бы измениться. Литейные операции делятся на два класса, известные технически как формовка в сырой песок и формовка в глину или сухой песок; первая — когда используются модели или дубликаты для формирования форм, а вторая — когда формы строятся вручную без помощи полных моделей. Литейное дело включает знание смешивания и плавления металлов, таких как те, что используются при конструировании машин, подготовку и установку стержней для внутреннего вытеснения металла, охлаждающие и усадочные напряжения, отбел и многие другие вещи, которые более или менее специальны и могут быть изучены и поняты только из фактического наблюдения и практики.

Ковка относится к приданию формы металлу путем сжатия или ударов, когда он находится в нагретом и размягченном состоянии; как процесс, это промежуточный процесс между литьем и тем, что можно назвать холодными процессами. Ковка также относится к сварке или соединению деталей вместе путем внезапного нагрева, который расплавляет только поверхность, а затем путем принудительного соединения деталей вместе, пока они находятся в этом размягченном или полурасплавленном состоянии. Ковка включает в обычной практике подготовку режущих инструментов и их закалку до различных степеней твердости, как того может требовать природа работы, для которой они предназначены; также конструирование печей для нагрева материала и механических устройств для обработки его в горячем состоянии, с различными операциями для придания формы, которые, как и в случае с литьем, могут быть полностью поняты только опытом и наблюдением.

Отделка и сборка относятся к приданию точных и аккуратных размеров частям машин, которые соприкасаются друг с другом и соединяются вместе или движутся друг по другу, и состоят в срезании излишков материала, которые должны быть оставлены при литье и ковке из-за нагретого и расширенного состояния, в котором материал обрабатывается в этих последних процессах. При отделке материал обрабатывается при его нормальной температуре, в каком состоянии его можно обрабатывать, калибровать или измерять, и он сохранит свою форму после того, как будет подогнан. Отделка охватывает все операции резания и абразивной обработки, такие как точение, расточка, строгание и шлифовка, также обработку материала; она считается ведущим отделом в цеховой обработке, потому что это тот отдел, где сконструированная работа организуется и собирается вместе. Сборочный цех — это также тот отдел, к которому особенно относятся чертежи, и другие подготовительные операции обычно делаются подчиненными сборочным процессам.

Цеховая система может также классифицироваться как отрасль инженерной работы; она относится к классификации машин и их частей по символам и номерам, к записям веса, расходам на литые, кованые и отделанные детали, и распределяет стоимость готовых машин между различными отделами. Цеховая система также включает поддержание стандартных размеров, классификацию и стоимость труда, с другими вопросами, которые имеют как механический, так и коммерческий характер.

Чтобы сделать то, что говорится о цеховых процессах, более легко понятным, необходимо будет изменить порядок, в котором они были названы. Проектирование и многие вопросы, связанные с работой машин, будут более легко изучены и поняты после прохождения того, что можно назвать конструктивными операциями, такими как те, что включают ручное мастерство.

(1.) Назовите различные отделы инженерного предприятия. — (2.) Что включает инженерное предприятие? — (3.) Что включает коммерческий отдел? — (4.) Литейный отдел? — (5.) Кузнечный отдел? — (6.) Сборочный отдел? — (7.) Что означает термин «цеховая система» в общем употреблении?

ГЛАВА XXI. МЕХАНИЧЕСКОЕ ЧЕРЧЕНИЕ.

Можно сказать, что машиностроительное черчение в некоторых отношениях имеет то же отношение к механике, что письмо к литературе; люди могут копировать рукопись или писать под диктовку того, чего они не понимают; или механический чертежник может делать чертежи машины, которую он не понимает; но ни такое письмо, ни черчение не могут иметь никакой ценности, кроме ценности обычного труда. И необходимо, и ожидается, что чертежник должен понимать все различные процессы конструирования машин и быть знакомым с лучшими примерами, которые предоставляются современной практикой.

Геометрическое черчение — это не столько художественное искусство, сколько конструктивное механическое; отображение частей машин на бумаге во многом такое же на практике и точно такое же в принципе, как измерение и разметка работы в цехе.

Художественное черчение адресовано чувствам, геометрическое черчение адресовано пониманию. Геометрическое черчение может, однако, включать художественное мастерство не в плане украшения, а для передачи впечатления аккуратности и завершенности, что по общему обычаю было принято среди инженеров и что передает уму идею компетентного конструирования в самом чертеже, а также машины, которая представлена. Художественный эффект, насколько он допустим в механическом черчении, легок для изучения и должен быть понят, однако из-за желания делать картинки начинающий часто склонен пренебрегать тем, что более важно в плане точности и расположения.

Легко научиться «как» рисовать, но далеко не легко научиться «что» рисовать. Пусть это будет иметь в виду, не в плане преуменьшения усилий при изучении «как» рисовать, ибо это должно прийти первым, а для того, чтобы объекты и истинная природа работы были поняты.

Инженер-ученик, как правило, имеет желание делать чертежи, как только он начинает свои занятия или свою работу, и нет ни малейшего возражения против того, чтобы он это делал; на самом деле, есть много выигрыша от иллюстрации движений и деталей машин в то же время изучения принципов. Чертежи, если они сделаны, должны быть всегда закончены, тщательно обведены тушью, и памятки сделаны на полях листов, с датой и условиями, при которых были сделаны чертежи. Листы должны быть одинакового размера, не слишком большими для портфолио, и тщательно сохранены, какими бы несовершенными они ни были. Ученик, который будет сохранять свои первые чертежи таким образом, однажды обнаружит, что он владеет сувениром, с которым никакое соображение не заставило бы его расстаться.

Для инструментов приобретите две чертежные доски, сорок два дюйма длиной и тридцать дюймов шириной, чтобы получить бумагу «двойной слон»; имейте доски простыми без планок или остроумных устройств для крепления бумаги; они должны быть сделаны из тщательно выдержанных пиломатериалов, по крайней мере, один и одна четверть дюйма толщиной; если тоньше, они не будут достаточно тяжелыми, чтобы противостоять упору Т-образных линеек.

Лучше иметь две доски, чтобы одну можно было использовать для эскизов и черчения деталей, что, если делается на том же листе с видами, пачкает бумагу и склонно понижать стандарт законченного чертежа тем, что можно назвать плохой ассоциацией.

Детали и эскизы, когда они сделаны на отдельном листе, должны быть в большем масштабе, чем виды. Изменяя масштаб, ум обучается пропорции, и концепция размеров и величин более склонна следовать за законченной работой, к которой относятся чертежи.

При работе с регулярными масштабами, такими как одна вторая, одна восьмая или одна шестнадцатая размера, хороший план — использовать обычную линейку вместо градуированной шкалы. Нет ничего более удобного для механического чертежника, чем способность легко разрешать размеры в различные масштабы, и использование обычной линейки для дробных масштабов тренирует ум, так что вычисления приходят естественно, и через некоторое время почти без усилий. Простая Т-образная линейка с параллельным лезвием, закрепленным на стороне головки, но не встроенным в нее, является лучшей; таким образом, угольники могут проходить над головкой Т-образной линейки при работе у краев чертежа. Странно, что чертежная линейка когда-либо была сделана каким-либо иным образом, чем этот, и еще более странно, что люди будут использовать линейки, которые не позволяют угольникам проходить над головками и приближаться к краю доски.

Малка часто удобна, но должна быть независимой; Т-образная линейка, имеющая подвижное лезвие, не подходит для общего использования. Комбинаций в чертежных инструментах, независимо от их характера, следует избегать; такие комбинации, как и те, что в машинах, обычно являются ошибками, и их эффект обратен тому, что предполагается.

Для угольников, или треугольников, как их иногда называют, нет материала лучше эбонита; такие угольники твердые, гладкие, непроницаемые для влаги и контрастируют с бумагой по цвету; кроме того, они служат дольше, чем сделанные из дерева. Для инструментов лучше избегать всего сложного или причудливого вида; такие наборы для любителей, а не инженеров. Лучше приобрести только такие инструменты сначала, которые действительно требуются, наилучшего качества, а затем добавлять другие по мере необходимости; таким образом, опыт часто подскажет модификации размера или устройства, которые добавят удобства набору.

По одной паре циркулей размером три с половиной и пять дюймов, два рейсфедера, две пары пружинных кронциркулей (одна для перьев, другая для карандашей), треугольная самшитовая масштабная линейка, обычная линейка и твердый карандаш — вот основные инструменты для машиностроительного черчения. В начале работы, когда «черновые наброски», вероятно, будут составлять часть процесса, лучше всего использовать бумагу Ватмана или лучшую рулонную бумагу, которая при высоком качестве изготовления вполне подходит для чертежей, не требующих отмывки акварелью.

При закреплении листов, которые, вероятно, придется снимать и устанавливать заново для внесения изменений, как это обычно бывает с рабочими чертежами, их можно хорошо закрепить с помощью небольших медных гвоздиков, вбитых вдоль краев с интервалом в два дюйма или менее. Перед таким закреплением бумагу можно слегка увлажнить, и при аккуратном выполнении операции она будет такой же гладкой и удобной для работы, как если бы ее приклеили; гвоздики можно забить заподлицо с поверхностью бумаги или чуть глубже, чтобы они не мешали работе с чертежными линейками.

Если чертеж должен быть сложным или долго оставаться на доске, бумагу следует приклеить. Для этого сначала приготовьте густой клейстер или, что лучше, столярный клей, и держите его под рукой вместе с полосками впитывающей бумаги шириной около дюйма. Увлажните лист с обеих сторон губкой, а затем нанесите клей вдоль края на ширину от одной четверти до трех восьмых дюйма. Разместить лист на доске довольно сложно, но если поставить доску на ребро, бумагу можно наклеить без посторонней помощи. Затем, приложив полоски бумаги вдоль края и прогладив их каким-нибудь гладким твердым инструментом, можно прочно приклеить края листа к доске; бумажные полоски впитают часть влаги с краев, которые сохнут дольше всего. Если оставить все как есть, центр высохнет первым, и края бумаги оторвутся из-за усадки до того, как клей успеет высохнуть. Поэтому необходимо периодически протирать центр листа влажной губкой, чтобы поддерживать бумагу слегка влажной до тех пор, пока края прочно не приклеятся, после чего ее можно оставить сохнуть, и она будет натянутой и гладкой. В этой операции многое познается на практике, и начинающему не следует падать духом из-за нескольких неудач. Одна из самых распространенных трудностей при наклейке листов заключается в том, что клей или гуммиарабик недостаточно густые; если они жидкие, то впитываются в дерево или бумагу либо слишком долго сохнут; клей должен быть настолько густым, насколько это позволяет нанесение кистью, и изготовлен из чистого гуммиарабика, трагаканта или качественного столярного клея.

Кнопки малопригодны для машиностроительного черчения, за исключением самых временных целей, и от них вполне можно отказаться вовсе; они повреждают чертежные доски, мешают линейкам и портят листы.

Выполнение карандашного наброска — это первая и самая важная операция в черчении; требуется больше мастерства, чтобы создать аккуратный карандашный чертеж, чем для обводки линий тушью после завершения карандашных работ.

Начинающий, если он не проявит особой осторожности при работе карандашом, с разочарованием обнаружит, что бумага быстро пачкается графитом, а карандашные линии пересекаются повсюду, придавая всему чертежу неряшливый вид. Кроме того, если он не понимает сути выполняемых операций, он совершит ошибку, считая карандашную работу второстепенной частью, тогда как она является основным чертежом, и тем самым пренебрежет той точностью, которая одна только и может сделать чертеж красивым или ценным.

Карандашная работа — это действительно основная операция, а обводка тушью лишь придает линиям четкость и долговечность. Главное в карандашной работе — точность размеров и завершение линий там, где они должны заканчиваться, не пересекая другие. Для черчения подходят только лучшие карандаши; если графит не самого высокого качества, грифели требуют постоянной заточки, и карандаш стачивается с такой скоростью, что это с лихвой перекрывает разницу в стоимости между качественными и дешевыми сортами карандашей, не говоря уже о влиянии на чертеж.

Обычно для чертежных карандашей используют плоскую заточку, но круглая часто оказывается не хуже, если карандаши качественные, а круглая заточка дает некоторое преимущество при выполнении округлений и галтелей от руки. Карандаш Faber со сменными грифелями, которые можно выдвигать по мере стачивания, удобен для черчения.

Для циркулей грифели должны быть цилиндрическими и плотно входить в металлическую втулку без бумажных прокладок или других приспособлений для их фиксации; если у чертежника инструменты устроены иначе, ему следует немедленно их заменить как ради удобства, так и ради экономии.

Тушь, используемая при черчении, всегда должна быть самого лучшего качества; без хорошей туши чертежник постоянно сталкивается с плохой работой перьев и размыванием линий, если требуется отмывка. Качество туши можно определить только опытным путем; содержащийся в ней ароматизатор, обертки из фольги или китайские этикетки не являются показателем качества; даже цена не является гарантией, если только речь не идет о первоклассном производителе. Что касается приготовления туши, я не могу порекомендовать лучшего способа обучения, чем спросить кого-то, кто разбирается в этом деле. Лучше потратить немного времени на медленное приготовление, чем постоянно мучиться с перьями, что неизбежно произойдет, если тушь растирать слишком быстро или на шероховатой поверхности. Чтобы проверить тушь, можно провести несколько линий на полях листа, отметив оттенок, то, как тушь течет из пера, и насколько четкими получаются линии; после того как линии высохнут, проведите по ним влажной кистью; если они легко размываются, тушь слишком мягкая; если они некоторое время сопротивляются воде, а затем размываются с трудом, тушь хорошая. Не стоит ожидать, что растворимые в воде чернила смогут постоянно сопротивляться ее воздействию после высыхания; на самом деле, нежелательно, чтобы чертежная тушь обладала такими свойствами, поскольку при отмывке контурные линии должны смешиваться с тонами там, где последние темные, а это можно осуществить только путем размывания.

Перья обычно заполняются за счет капиллярного притяжения; если этого не происходит, их следует смочить, окунув в воду; их не следует брать в рот для смачивания, так как существует опасность отравления некоторыми видами туши, да и эта привычка не является чистоплотной.

При использовании рейсфедеров их следует держать почти вертикально, наклоняя ровно настолько, чтобы они не цеплялись за бумагу. У начинающих есть тенденция держать перья под малым углом и волочить их на боку, но это не позволит получить чистые четкие линии и не даст возможности проводить линии достаточно близко к краям линеек или угольников.

Что касается использования Т-образной линейки и угольников, то здесь нельзя дать никаких полезных правил, кроме как наблюдать за другими и экспериментировать, пока не будут выработаны удобные приемы. Начинающему следует с осторожностью относиться к принятию необычных методов и, прежде всего, к совершению «важных открытий» относительно новых способов использования инструментов, полагая, что общепринятая практика совершенно неверна и что именно ему предстоит разработать истинный и правильный способ черчения. Это своего рода открытие, которое очень часто навязывается в начале обучения ученика во многих вопросах, помимо черчения, и часто заставляет его делать и говорить многое, о чем он впоследствии будет жалеть.

Как правило, безопасным правилом является предположение, что любой обычай, долго и единообразно соблюдаемый разумными людьми, является правильным; и при отсутствии того экспериментального знания, которое одно только позволяет судить, безопасно принимать такие обычаи, по крайней мере на время, как верные.

Не желая подавлять стремление ученика к изобретательству, которое всегда вдохновляет его на похвальные усилия, тем не менее, лучше предостеречь его от нововведений. Оценка, которую мы даем своим способностям, очень часто обратно пропорциональна нашему опыту, и старые инженеры далеко не так уверены в своих выводах и планах, как начинающие.

После того как чертеж обведен тушью, следующими элементами являются тона, размерные и осевые линии. Осевые линии должны быть выполнены красной тушью и проходить через все точки чертежа, имеющие осевой центр, или там, где деталь симметрична и сбалансирована по обе стороны от линии. Это правило немного неясно, но лучше всего оно будет понято при изучении чертежа, и, возможно, так же хорошо запомнится без дальнейших объяснений.

Размерные линии должны быть синими, но могут быть и красными. Вопрос о том, где их размещать, является важным моментом в черчении. Знание того, где требуются размеры, предполагает знание слесарной обработки и изготовления моделей, и его нельзя легко объяснить; это должно быть усвоено на практике. Линии должны быть тонкими и четкими, оставляя место в центре для цифр, когда это возможно. Распределение осевых линий и размеров на чертеже должно быть тщательно продумано как для придания ему хорошего вида, так и для предотвращения путаницы. Цифры следует делать похожими на печатные знаки; они гораздо лучше воспринимаются рабочими, выглядят более художественно и, будучи освоенными, требуют не больше времени, чем написанные от руки цифры. Если используется масштаб в футах и дюймах, размеры до трех футов должны быть в дюймах, а свыше этого — в футах и дюймах; это соответствует цеховой практике и более понятно рабочему, как бы неправильно это ни было согласно другим стандартам.

В эскизах и чертежах, выполненных для практики, которые не предназначены для цеха, предлагается использовать метрические шкалы; это не помешает использованию футов и дюймов и подготовит сознание к внедрению этой системы линейных измерений, которая со временем может быть принята в Англии и Америке, как это уже произошло во многих других странах.

При отмывке чертежей будьте осторожны, чтобы не использовать слишком темные тона и наносить тени в правильных местах. Многие будут утверждать, и не без оснований, что рабочие чертежи не требуют отмывки; однако не повредит научиться тому, как и где их можно затенять: лучше отказаться от отмывки по выбору, чем по необходимости. Разрезы, конечно, должны быть затенены — не линиями, хотя я опасаюсь выступать против столь старого обычая, но это, безусловно, утомительный и бесполезный метод: разрезы с легкой отмывкой тушью разных цветов для обозначения вида материала делать легче, и выглядят они гораздо лучше. Благодаря разумному оформлению чертежа значительная его часть может быть представлена в разрезах, которые почти во всех случаях являются лучшими видами для работы. Правильная раскраска разрезов придает чертежу хороший вид и передает представление об организованной машине или, говоря цеховым термином, «выделяется на бумаге». При отмывке разрезов оставляйте белую кайму между тонами и линиями на верхней и левой сторонах разреза: это нарушает связь или однообразие, и эффект получается поразительным; это разделяет детали и значительно повышает четкость и общий вид чертежа.

Цилиндрические детали в плоскости разрезов, такие как валы и болты, следует чертить целиком и применять «круговую отмывку», которая избавляет от плоского вида — момента, которого следует максимально избегать в разрезах.

Традиционно синий цвет назначен для обозначения кованого железа, нейтральный или бледно-розовый — для чугуна, а пурпурный — для стали. Дерево обычно выделяют «текстурой», что легко сделать, и это хорошо выглядит.

Название чертежа — это особенность, которая во многом определяет его вид и впечатление, производимое на наблюдателя. Хотя это не добавляет ничего к реальной ценности чертежа, делать простые буквы так легко, что ученику настоятельно рекомендуется научиться этому, как только он начнет чертить; не делать вычурных букв, и вообще никаких, кроме простых печатных, которые можно быстро разметить и закончить, и, следовательно, использовать в большем объеме. Проведя шесть параллельных линий, создающих пять промежутков, а затем пересекая их равноудаленными линиями, определяют точки и углы печатных букв; после небольшой практики написание названия или других данных на чертеже занимает всего несколько минут, так что их можно увидеть и прочитать с первого взгляда при поиске листов или деталей.

В производстве машин обычно существует так много размеров и модификаций, что чертежи должны в значительной степени способствовать и определять полноту классификации и учета. Возьмем, к примеру, производство станков: мы не можем каждый раз говорить: «36-дюймовый токарный станок без ходового винта и зубчатой передачи», «32-дюймовый токарный станок с ходовым винтом и зубчатой передачей», «40-дюймовый токарный станок с тройной или двойной передачей», с 20- или 30-футовой станиной и так далее. Чтобы избежать этого, необходимо принять символы для машин разных классов, состоящие обычно из букв алфавита, дополненных одной цифрой в качестве индекса для обозначения мощности или различных модификаций. Предположим, в случае токарно-винторезных станков «А» является символом для станков всех размеров, тогда станки разной мощности и модификации могут быть представлены в чертежах и записях как А1, А2, А3, А4 и так далее, требуя всего двух знаков для обозначения станка любого типа. Эти символы следует отмечать крупными четкими буквами в левом нижнем углу листов, чтобы управляющий, рабочий или кто-либо другой мог с первого взгляда увидеть, к чему относятся чертежи. Этот символ должен проходить через табель учета рабочего времени, калькуляцию затрат, отчет о продажах и быть техническим названием машин, к которым он применяется; таким образом, о машинах на производстве всегда будут говорить по названию их символа.

При подсчете времени, затраченного на разные машины во время их изготовления, хороший план состоит в том, чтобы снабдить каждого рабочего грифельной доской и карандашом, на которых он может записывать свое время как количество часов или долей часов, отнесенных к соответствующим символам. Вместо того чтобы мешать работе, это повысит интерес рабочего к тому, что он делает, и естественным образом приведет к желанию сократить время, затрачиваемое на различные символы. Эта система ведет к соревнованию между рабочими, когда какая-либо операция повторяется разными лицами, и создает интерес к классификации, в которой рабочие будут охотно помогать.

Когда размеры и символы добавлены на чертеж, следующим этапом являются номера моделей или каталожные номера. Их следует отмечать заметными четкими цифрами на каждой отливке, либо красным цветом, либо другим цветом, который будет контрастировать с общим фоном чертежа. Эти номера, чтобы избежать использования символов в сочетании с ними, должны последовательно включать все модели, используемые в бизнесе, и могут без неудобств доходить до тысяч.

Следует вести книгу учета моделей, в которую записываются эти каталожные номера с кратким описанием для идентификации различных деталей, к которым они относятся, чтобы в любое время можно было обратиться ко всем различным узлам любой машины. Помимо этого описания, напротив каталога номеров моделей должны быть разлинованные графы для внесения веса отливок, стоимости модели, а также величины точеной, строганой или расточенной поверхности на каждой детали после ее завершения, или времени, затраченного на слесарную обработку, что одно и то же. В этой книге собранные части каждой машины должны быть записаны в отдельный список, чтобы заказы на отливки можно было делать по этому списку без других ссылок. Эта система является лучшей из известных автору и по сути представляет собой план, принятый в настоящее время во многих лучших инженерных учреждениях. Полная система во всем, что касается чертежей и классификаций, должна строго соблюдаться; любой план лучше, чем его отсутствие, и воспитание ума, достигаемое при соблюдении систематических правил, — это вопрос, которым нельзя пренебрегать. Новые планы по развитию системы могут возникнуть в любое время, но такие планы не могут быть поняты и приняты в любое время никем, кроме тех, кто развил в себе вкус к порядку и регулярности.

Что касается затененных видов, можно сказать, что фотография вытеснила их для целей иллюстрации готовых машин, и лишь немногие предприятия хотят нести расходы на виды, затененные тушью. Затененные виды нельзя сделать с разной степенью тщательности, затратив больше или меньше времени; для них существует только один стандарт, и он заключается в том, что такие чертежи должны быть выполнены с большой тщательностью и мастерством. Несовершенные затененные виды, хотя они могут удивить и порадовать неквалифицированного человека, отвратительны в глазах чертежника или инженера; и поскольку создание затененных видов может принести мало пользы ученику-чертежнику, лучше сэкономить время, которое должно быть потрачено на создание таких чертежей, и применить то же изучение и время к другим вопросам большей важности.

Не предполагается, что затененные виды не должны создаваться, или что отмывку тушью не следует изучать, но считается лучшим указать на большую важность других видов черчения, которыми слишком часто пренебрегают ради удовлетворения вкуса к «рисованию картинок», имеющему мало общего с практической механикой.

Изометрическая перспектива часто полезна в черчении, особенно в деревянных конструкциях, когда материал имеет прямоугольное сечение и расположен под прямыми углами, как в станинах машин. Один изометрический вид, который можно сделать почти так же быстро, как истинный вид, покажет все детали и может быть снабжен размерами так же, как и плоские виды. Истинную перспективу, хотя она редко необходима в машиностроительном черчении, можно с пользой изучать в связи с геометрией; это часто приведет к объяснению задач в изометрическом черчении, а также поможет при проведении линий от руки, которые иногда приходится делать, чтобы показать части механизмов, расположенные под углом к основным плоскостям. До сих пор замечания по черчению ограничивались главным образом манипуляциями. Как отрасль инженерной работы, черчение должно опираться главным образом на специальные знания и не может быть изучено или практиковаться на основе общих принципов или правил. Поэтому невозможно оказать учащемуся большую помощь, разыскивая принципы, которыми он мог бы руководствоваться; несколько предложений, которые следуют далее, охватывают почти все, что может быть объяснено словами.

1. Геометрические чертежи состоят из планов, видов и разрезов; планы — это виды сверху объекта в горизонтальной плоскости; виды — это изображения сторон объекта в вертикальных плоскостях; а разрезы — это виды, полученные в секущих плоскостях, проходящих через объект под любым углом.

2. Чертежи в истинном виде или в разрезе основаны на плоских плоскостях и дают размеры, параллельные плоскостям, в которых выполнены виды.

3. Два вида, взятые под прямым углом друг к другу, фиксируют все точки и дают все размеры деталей, оси которых параллельны плоскостям, на которых выполнены виды; но когда машина сложна или когда несколько деталей лежат в одной плоскости, требуются три, а иногда и четыре вида, чтобы отобразить все детали в исчерпывающем виде.

4. Машиностроительные чертежи должны выполняться с учетом всех процессов, необходимых при изготовлении изделия, и чертежи должны отвечать не только за размеры, но и за ненужные расходы при слесарной обработке, ковке, изготовлении моделей, литье и так далее.

5. Каждая нанесенная деталь имеет нечто, что ее определяет, что можно назвать «базой» — некое условие функции или положения, которое, если его понять, подскажет размер, форму и отношение к другим деталям. Ища базу для каждой детали и узла, чертежник действует по регулярной системе, постоянно поддерживая проверку того, что сделано. Каждое колесо, вал, винт или часть рамы должны быть выполнены с ясным пониманием функций, которые они должны выполнять, и, как было сказано ранее, всегда есть причины, почему такие детали должны быть определенного размера, иметь такую скорость движения или определенную величину опорной поверхности и так далее. Эти причины или условия можно классифицировать как целесообразные, важные или существенные и оценивать соответствующим образом. Как утверждалось в начале, конструкции машин могут быть определены математическими данными лишь в ограниченной степени. Оставляя в стороне все соображения о работе машин, с которыми книги едва ли пытались иметь дело, нам остается только сослаться на элемент напряжений, чтобы подтвердить общую истину этого положения.

Изучая машины, созданные лучшими конструкторами, можно обнаружить, что их размеры имеют мало общего, если вообще имеют, с расчетными напряжениями, особенно в машинах, связанных с быстрым движением. Аварии разрушают константы, и чертежник или конструктор, который не сочетает специальные и экспериментальные знания с тем, что он может почерпнуть из общих источников, обнаружит, что его услуги малоценны на практике.

Теперь я перехожу к вопросу, связанному с черчением, на который настоятельно призываю обратить внимание учащихся и который, если им пренебречь, сделает все остальное бесполезным. Я имею в виду несварение желудка и его последствия. Все сидячие занятия в той или иной степени вызывают эту проблему, но ни одно из них в такой степени, как черчение. Существуют все условия для развития этого расстройства. Когда мышцы находятся в покое, кровообращение замедляется, ум интенсивно занят, лишая желудок крови и жизненной силы, и, что хуже всего, механическое действие желудка обычно блокируется наклоном над краем доски. К сожалению, нельзя дать хорошего правила, чтобы избежать этой опасности. Тот, кто понимает зло, может в некоторой степени предотвратить его, применяя часть той логики, которая была рекомендована при изучении механики. Если что-то способствует возникновению несварения желудка, то его противоположность действует в обратном направлении и может остановить его; если наклон над доской мешает работе пищеварительных органов, то откидывание назад делает обратное; поэтому лучше всего иметь стол как можно выше, стоять во время работы и развивать постоянную привычку выпрямляться и отводить плечи назад, а если возможно, делать короткие перерывы для энергичных упражнений. Подобно оценке мощности парового двигателя путем умножения силы на скорость, возможности человека можно оценить путем умножения его умственных приобретений на его жизненную силу.

Физическая сила, кости и мышцы должны быть элементами успешного инженерного опыта; и если эти вещи не приобретаются одновременно с техническим образованием, то при готовности приступить к практике обнаружится, что важный элемент, «движущая сила», был упущен.

(1.) В чем разница между геометрическим и художественным черчением? — (2.) Какая операция является наиболее важной при создании хорошего чертежа? — (3.) На какие три класса можно разделить рабочие чертежи? — (4.) Объясните разницу между видами и планами. — (5.) В какой степени в общей практике пропорции деталей и их расположение в машинах определяются математически?

ГЛАВА XXII. ИЗГОТОВЛЕНИЕ МОДЕЛЕЙ И ЛИТЬЕ.

Модели и отливки настолько тесно связаны, что было бы трудно рассматривать их отдельно, не путая постоянно друг с другом; поэтому предлагается говорить об изготовлении моделей и формовке под одним заголовком.

Каждая операция в модельном цехе имеет отношение к какой-либо операции в литейном цехе, и модели, рассматриваемые отдельно от формовочных операций, были бы непонятны никому, кроме квалифицированных специалистов. После проектирования и черчения изготовление моделей является наиболее интеллектуальным из того, что можно назвать инженерными процессами — отдел, который должен включать проявление наибольшего количества личного суждения со стороны рабочего и в то же время требует высокого уровня ручного мастерства.

Для других видов работ предоставляются чертежи, и планы диктуются инженерным отделом машиностроительных предприятий, но модельщики сами составляют планы для конструирования своей работы и даже должны воспроизводить чертежи слесарного цеха для работы. Почти все, что касается моделей, остается на усмотрение модельщика, который, основываясь на одних и тех же чертежах и исключительно на своем суждении, может создавать модели, которые будут долговечными и дорогими, или временными и дешевыми, в зависимости от того, как определит вероятный объем их использования.

Расходы на модели должны быть разделены между машинами, для которых они используются, и отнесены на их счет, но не может быть постоянных правил для оценки или распределения этих затрат. Модель может быть использована только один раз, а может использоваться годами; она постоянно подвержена риску быть вытесненной изменениями и улучшениями, которые нельзя предсказать заранее; и при подготовке моделей постоянно возникает вопрос о том, сколько следует на них потратить — вопрос, который должен решаться между инженером и модельщиком, но обычно оставляется на усмотрение одного модельщика по той причине, что немногие инженеры-механики понимают изготовление моделей настолько хорошо, чтобы диктовать планы конструкции.

Чтобы указать на некоторые из ведущих моментов или условий, которые необходимо учитывать при изготовлении моделей и которые должны быть поняты для управления этим отделом, я буду ссылаться на них в последовательном порядке.

Первое. — Долговечность, планы конструкции и стоимость, что сводится к одному и тому же. Чтобы определить этот момент, необходимо учитывать объем использования, который модели, вероятно, будут обслуживать, предназначены ли они для стандартных или специальных машин, и качество отливок, насколько на него влияют модели. Первоклассная модель, сконструированная так, чтобы выдерживать влагу и формовку, может стоить вдвое дороже другой, имеющей те же очертания, однако более дешевая модель может подойти почти так же хорошо для формирования нескольких форм, как и дорогая.

Второе. — Способ формовки и его стоимость, насколько это определяется моделями, которые могут быть разъемными, чтобы их можно было «набивать» на подмодельных плитах или ровном полу, или модели могут быть цельными, и их приходится укладывать в опоку, как это называется; детали сверху могут быть сделаны свободными или закреплены так, чтобы их можно было «снимать»; модели могут быть хорошо отделаны, чтобы легко извлекаться, или грубыми, так что на форму может потребоваться много времени для доработки после удаления модели.

Третье. — Качество тех частей, которые подлежат строганию, растачиванию и точению при чистовой обработке; это также вопрос, который определяется главным образом тем, как расположены модели, что является верхом, а что низом или стороной разъема, способом извлечения и мерами по предотвращению попадания грязи и шлака.

Четвертое. — Стержни, где они используются, как вентилируются, как поддерживаются в форме, и я добавлю, как изготавливаются, потому что стержни неправильной формы часто дороже внешних форм, включая модели. Расходы на модели часто значительно сокращаются, но иногда увеличиваются за счет использования стержней, которые могут применяться для удешевления моделей, повышения их долговечности или обеспечения качественных отливок.

Пятое. — Усадка; допуск, который необходимо сделать на сжатие отливок при охлаждении, другими словами, разница между размером модели и размером отливки. Это, по-видимому, простой вопрос, который можно предусмотреть, допуская определенную величину усадки во всех направлениях, но когда принимаются во внимание неравенства усадки как по времени, так и по степени, допуск становится проблемой немалой сложности.

Шестое. — Внутренние или охлаждающие напряжения, которые могут либо деформировать и коробить отливки, либо ослабить их из-за сохраняющегося натяжения в определенных частях — условие, которое часто требует распределения металла, совершенно отличного от того, что требуют рабочие нагрузки.

Седьмое. — Формовочный уклон, скос или наклон на сторонах моделей, позволяющий извлекать их из форм без повреждения или разрушения песка.

Восьмое. — Формовочные пластины, подъемные пластины и подъемные крюки для извлечения моделей из форм; подмодельные плиты и другие детали, которые специфичны для моделей и не имеют аналогов ни по названиям, ни по использованию за пределами литейного цеха.

Это краткое изложение того, что составляет знание изготовления моделей и что должно быть понятно не только модельщикам, но и инженерам-механикам, которые берутся проектировать машины или успешно управлять их производством.

Что касается способа распиловки или строгания пиломатериалов для моделей и способа их сборки, то здесь бесполезно тратить место на эту тему; один час практического наблюдения в модельном цехе и еще один час, потраченный на изучение различных видов моделей, стоят для ученика больше, чем целый том, написанный для объяснения того, как выполняются эти последние операции. Модель, если она не отделана краской или непрозрачным лаком, покажет способ, которым дерево расположено при сборке деталей.

Теперь я перейду к рассмотрению этих условий или принципов изготовления моделей и литья более подробно, предоставляя, насколько это возможно, причины для различных способов конструирования моделей и различных планов формовки и литья.

Что касается характера или качества деревянных моделей, то они могут быть изготовлены, как уже говорилось, с большими или меньшими затратами и, при необходимости, способны выдержать почти любую степень нагрузки. Автор исследовал модели, которые использовались более двухсот раз и, по-видимому, были пригодны для такого же количества использований. Такие модели дороги в своей первоначальной стоимости, но являются самыми дешевыми в конечном итоге, если они должны использоваться для большого количества отливок. Модели для специальных деталей или такие, которые должны использоваться лишь несколько раз, не требуют быть прочными или дорогими, однако с моделями, как и со всем остальным, относящимся к машинам, самый безопасный план — ошибиться в сторону прочности.

Для шкивов, зубчатых колес или других стандартных частей машин, которые вряд ли будут модифицированы или изменены, предпочтительны металлические модели; модели для зубчатых колес и шкивов, когда они сделаны из дерева, помимо их склонности к деформации и короблению, не могут быть сделаны достаточно прочными, чтобы выдержать литейное использование; кроме того, величайшая точность, которая может быть достигнута даже металлическими моделями, далека от получения точных отливок, особенно для зубчатых колес. Чем совершеннее модели, тем меньше формовки требуется при их извлечении; и чем меньше формовки сделано, тем совершеннее будут отливки.

Самые совершенные отливки для зубчатых колес, шкивов и других деталей, которые могут быть так отформованы, изготавливаются путем протягивания моделей через шаблоны без формовки. Эти шаблоны представляют собой просто металлические пластины с отверстиями, через которые модель может быть продавлена с помощью винтов или рычагов, оставляя песок нетронутым. Такие шаблоны дороги в начале из-за требуемой точной подгонки, особенно вокруг зубьев колес, и механизма, необходимого для извлечения моделей, но когда из одной модели должно быть изготовлено большое количество деталей, таких как зубчатые колеса и шкивы, экономия труда вскоре окупит шаблоны и требуемое оборудование, не говоря уже об экономии металла, которая часто достигает десяти процентов, и повышенной ценности отливок из-за их точности.

Мистер Рэнсом из Ипсуича, Англия, где зародилась эта система шаблонной формовки, изобрел процесс подгонки шаблонов для зубчатых колес и других видов литья путем заливки расплавленного белого металла для формирования посадки вместо вырезания ее через шаблоны; это дает большую экономию в расходах и во многих случаях подходит так же хорошо, как старый план.

Расходы на формирование литейных форм можно считать разделенными между литейным и модельным цехами. То, что экономит модельщик, может потерять формовщик, и то, что тратит модельщик, может сэкономить формовщик; другими словами, существует точка, за которой экономия расходов на модели уравновешивается дополнительным трудом и отходами при формовке — факт, который обычно не осознается из-за неточных записей как модельных, так и литейных работ. Что теряется или экономится при разумном или небрежном управлении в вопросе моделей и формовки, может быть известно только тем, кто хорошо обучен как формовке, так и изготовлению моделей. Формовщик может вырезать все галтели в форме мастерком; он может заделывать, заполнять и «впечатывать», чтобы сэкономить работу над моделью, но это целесообразно делать только тогда, когда это стоит гораздо меньше, чем подготовка надлежащих моделей, потому что исправление и вырезание в формах редко улучшает их.

Читатель может заметить, как все, что относится к моделям и формовке, сводится к вопросу суждения со стороны рабочих, и как трудно было бы применить общие правила.

Расположение моделей с целью получения определенных частей отливок прочными и чистыми — важный вопрос, но сравнительно легкий для понимания. Предполагая, что железо в форме находится в расплавленном состоянии и содержит, как это всегда должно быть, рыхлый песок и «шлак», и что вес грязи относится к расплавленному железу так же, как вес пробки к воде, легко увидеть, где эта грязь будет скапливаться и где она будет обнаружена в отливках. Верх формы или опока, как ее называют, содержит грязь, в то время как низ или сторона разъема обычно чистые и прочные: правило состоит в том, чтобы располагать модели так, чтобы поверхности, подлежащие чистовой обработке, приходились на низ или сторону разъема.

Средства для предотвращения попадания грязи в такие отливки, которые должны быть обработаны со всех сторон или с двух сторон, различны. Тщательная формовка для предотвращения попадания рыхлого песка и размывания — первое требование; прибыльные головки, которые поднимаются над формами, обычно используются, когда отливки имеют форму, позволяющую грязи скапливаться в одной точке. Формы для прибыльных головок, как правило, формируются формовщиками, но иногда предусматриваются моделями.

Качество отливок определяется множеством вещей, помимо названных, таких как способ подвода или подачи металла в формы, температура и качество железа, температура и характер формы — вещи, которые любой квалифицированный литейщик с удовольствием объяснит в ответ на вежливые и правильные вопросы.

Стержни используются главным образом для того, что можно назвать вытеснением металла в формах. Нет четкой границы между стержнями и формами, как сейчас ведется литейное дело; стержни могут быть из сырого песка и сделаны так, чтобы окружать внешнюю часть детали, а также делать перфорации или формировать углубления внутри нее. Термин «стержень» в его техническом смысле означает сухие формы, в отличие от сырого песка. Говорят, что колеса или другие отливки отливаются в стержнях, когда формы изготавливаются по частям и высушиваются. Поддержка и вентиляция стержней, а также их расширение — это условия, на которые обращается особое внимание. Когда стержень окружен горячим металлом, он выделяет из-за влаги и сгорания «покрытия» большое количество газа, который должен иметь свободные пути для выхода. Поэтому при расположении стержней необходимо обратить внимание на средства вентиляции, что обычно достигается путем предоставления им возможности выступать через стороны формы и сообщаться с воздухом снаружи.

Ученик может получить ясное представление об этом процессе вентиляции, осмотрев трубчатые стержневые ящики, такие как те, что используются при формовке труб или полых колонн, или изучив обычные стержни в литейном цехе. Обеспечение какого-либо способа «отвода газов», как это называют формовщики, будет найдено в каждом случае. Вентиляция форм даже важнее, чем вентиляция стержней, потому что стержневые газы отводят только газ, образующийся внутри самого стержня, в то время как газ с его внешней поверхности и со всей формы должен найти средства для быстрого выхода из опок, когда входит горячий металл.

Учащийся, несомненно, удивится, почему для формовки используется песок, а не какой-то более адгезивный материал, например глина. Если он не слишком брезглив для эксперимента и приложит комок влажного формовочного песка ко рту и выдохнет воздух через массу, вопрос будет решен. Если бы не пористая природа песчаных форм, они были бы разорваны на куски, как только в них вошел бы горячий металл; не только из-за механического расширения газа, но часто из-за взрыва при сгорании. Газовые струи из форм, как можно увидеть в любое время при заливке отливок, загораются и горят так же, как светильный газ.

Если бы не обеспечение выхода газа, формы можно было бы изготавливать из пластичного материала, чтобы получать качественные отливки с четкими острыми контурами.

Средства поддержки стержней должны быть разработаны или, по крайней мере, поняты модельщиками; эти опоры состоят из «знаков» и «анкеров». Знаки — это расширения стержней, которые выступают через отливку и входят в стороны формы, чтобы удерживаться песком или опокой. Знаки стержней имеют дубликаты на моделях, называемые стержневыми знаками, которые имеют или должны иметь другой цвет, чем модели, чтобы отличать одно от другого. Количество поверхности, необходимое для поддержки стержней, зависит от их веса, или, скорее, от их кубического объема, потому что вес стержня — это пустяковое дело по сравнению с его выталкивающей силой, когда он окружен расплавленным металлом. Ученик, изучая устройства для поддержки стержней, должен помнить, что основная требуемая сила — это удерживать их, а не нести их вес. Выталкивающая сила стержня равна разнице между его весом и весом твердого тела из металла того же размера — вопрос, который формовщики часто забывают учитывать. Часто невозможно, исходя из характера отливок, иметь знаки, достаточно большие для поддержки стержней, и тогда это осуществляется с помощью анкеров, кусков железа, которые стоят как распорки между стержнями и опоками, или кусков железа, заделанных в песок для восприятия нагрузки от анкеров.

При конструировании моделей, где можно выбирать, использовать стержни или нет, и при подготовке чертежей для отливок, которые могут иметь либо ребристое, либо стержневое сечение, почти всегда лучше использовать стержни. Обычная оценка разницы между стоимостью формовки ребристых и стержневых сечений, а также скелетных и стержневых моделей, неверна. Расходы на стержни часто уравновешиваются преимуществом наличия «открытой формы», которая доступна для ремонта или отделки, а также большей долговечностью и удобством цельных моделей. Взяв, например, колонну или коробчатую станину для машин, которая могла бы быть сделана либо с ребристым, либо со стержневым сечением, на первый взгляд показалось бы, что модели для стержневой отливки стоили бы гораздо больше из-за стержневых ящиков; но необходимо помнить, что в большинстве моделей труд является основным расходом, и то, что теряется на дополнительном пиломатериале, необходимом для стержневого ящика, или при изготовлении цельной модели, во многих случаях больше, чем представлено в большем количестве труда, необходимого для конструирования ребристой модели.

Стержни расширяются при нагревании и требуют допуска в своих размерах, обратного моделям; это особенно касается случаев, когда стержни изготовлены на железных каркасах. Для цилиндрических стержней диаметром менее шести дюймов или длиной менее двух футов расширение не должно приниматься во внимание модельщиками, но для больших стержней требуется тщательный расчет. Расширение стержней зависит от количества тепла, передаваемого им, а количество поглощаемого тепла зависит от количества металла, который может окружать стержень, и его теплопроводности.

Усадка, или сжатие отливок при охлаждении, предусматривается путем добавления от одной десятой до одной восьмой дюйма на каждый фут в размерах моделей. Это простой вопрос, который выполняется путем использования усадочного масштаба при нанесении чертежей моделей из указанных размеров готовой работы; такие масштабы примерно на одну сотую часть длиннее стандартной шкалы.

Этот вопрос усадки — действительно единственное условие в изготовлении моделей, которое регулируется чем-то близким к постоянному правилу, и даже усадка иногда требует изменения для соответствия особым случаям. Для небольших моделей, размеры которых не превышают одного фута в любом направлении, формовка обычно компенсирует усадку, и в моделях не требуется никакого допуска, но модельщики настолько привержены правилу усадки как единственному постоянному в своей работе, что они не склонны допускать исключения и обычно придерживаются усадочного масштаба для всех деталей, больших или малых.

Внутренние или охлаждающие напряжения в отливках — это гораздо более сложная вещь, чем усадка: это, по сути, один из самых неопределенных и неясных вопросов, с которыми приходится сталкиваться модельщикам и формовщикам. Внутренние напряжения могут ослабить отливки или вызвать их разрушение при охлаждении, а иногда даже после того, как они закончены; и во многих видах работ такие напряжения должны тщательно предотвращаться как при подготовке конструкций, так и при расположении моделей, особенно для колес и шкивов со спицами, а также для стоек или распорок с обоими закрепленными концами. Основная трудность, возникающая в результате охлаждающих напряжений, однако, заключается в том, что отливки коробятся и деформируются; эта трудность постоянно присутствует в литейном и механическом цехах, и, возможно, нет проблемы во всем диапазоне механических манипуляций, по которой существует больше разногласий в мнениях и практике, чем по средствам предотвращения деформации отливок. Поскольку это так, ученик вряд ли может надеяться на большую информацию здесь. Нет сомнений в том, что деформация и напряжения в отливках являются результатом постоянных причин, которые могли бы быть полностью поняты, если бы не постоянно меняющиеся условия, существующие при литье, как в отношении формы деталей, температуры и качества металла, способа охлаждения и так далее.

Отливки, конечно, деформируются под действием неравномерных напряжений, вызванных тем, что одна часть остывает или «затвердевает» раньше другой. До этого момента все ясно, но следующий шаг уводит нас в темноту. Каковы различные условия, вызывающие неравномерное охлаждение, и как этого избежать?

Неравномерность охлаждения может быть результатом неодинаковой теплопроводности в разных частях формы или стержней, или это может быть из-за различных размеров отливок, которые содержат тепло в соответствии со своей толщиной и отдают его в том же соотношении. Как правило, низ или сторона разъема отливки остывает первым, особенно если форма стоит на земле и между отливками и землей мало песка; это распространенная причина неравномерного охлаждения, особенно в больших плохих деталях. Поскольку воздух является плохим проводником тепла, а песок обычно тонкий на опоке или верхней стороне, результатом является то, что верх форм остается довольно горячим, в то время как внизу земля, будучи хорошим проводником, отводит тепло и охлаждает эту сторону первой, так что железо «затвердевает» сначала внизу, впоследствии остывая и сжимаясь сверху, так что отливки коробятся и остаются с внутренними напряжениями.

Это лишь немногие из многих влияний, которые способствуют неравномерному охлаждению, и они описаны с целью дать ключ, по которому можно проследить другие причины. Отсутствие единообразия в сечениях, которое способствует неравномерному охлаждению, часто можно избежать без больших потерь путем распределения металла с учетом охлаждающих напряжений. Это, насколько касается дополнительного металла, необходимого для придания единообразия или для балансировки разных сторон отливки, является отходом, на который инженеры иногда неохотно соглашаются и часто пренебрегают в конструкциях для литых деталей; однако, как было сказано ранее, трудность неравномерного охлаждения может быть в значительной степени нейтрализована правильным распределением металла без потерь, если вопрос правильно понят. Никто не готов создавать конструкции для отливок, кто не изучил предмет охлаждающих напряжений как можно тщательнее, как на практических примерах, так и с помощью теоретических выводов.

Формовочный уклон, или конусность, необходимая для того, чтобы модели можно было легко извлекать, — это еще одно из тех неопределенных условий в изготовлении моделей, которые должны постоянно решаться суждением и опытом. Нередко можно найти правила для уклона моделей, изложенные в книгах, но трудно было бы найти такие правила, применяемые на практике. Уклон может составлять одну шестнадцатую дюйма на каждый фут глубины, или он может быть один дюйм на фут глубины, или уклона может не быть вовсе. Любое правило, рассматриваемое в отрыве от конкретных условий, только запутает учащегося. Единственный план понять правильную величину уклона для моделей — это изучить вопрос в связи с моделями и литейными операциями.

Модели, имеющие большую глубину, а также модели для отливок, которые после завершения обработки должны быть параллельными или прямоугольными, изготавливаются с минимально возможным уклоном. Если модель имеет простую форму, позволяющую легко извлекать ее из формы, ее можно формовать без конусности, при условии, что ее боковые стороны гладкие и хорошо отделаны. Детали, которые являются неглубокими и часто подвергаются формовке, для удобства должны иметь как можно больший уклон; поскольку величина уклона может соответствовать глубине модели, мы часто видим, что они изготавливаются с конусностью, превышающей один дюйм на фут глубины.

Литейщики обычно обстукивают модели настолько, насколько они могут выдержать, а зачастую и больше, чем они способны выдержать; при обеспечении уклона необходимо учитывать эти обычаи. Нет смысла принимать меры для исключения обстукивания, если только от него не планируется отказаться полностью.

Пластины для обстукивания, подъемные крюки и другие детали изготовления моделей быстро становятся понятными при наблюдении. Пожалуй, самое полезное предложение, которое можно дать в отношении подъемных крюков, заключается в том, что их следует устанавливать на нижней стороне моделей, а не на верхней, где их обычно размещают. Подъемная пластина, установленная таким образом, с отверстием, просверленным через модель для вставки подъемных крюков сверху, не может оторваться, что вполне вероятно, если она установлена на верхней стороне. Каждая модель, независимо от того, насколько она мала, должна быть оснащена железными элементами, если только это не какая-то незначительная деталь, включая штифты, а также подъемные и обстукивочные пластины. Если система подъемных крюков не соблюдается строго, литейщики не будут утруждать себя заботой о моделях.

В заключение, говоря о моделях и отливках, я скажу, что ученик должен полагаться главным образом на то, что он может увидеть и что ему объясняют в модельном и литейном цехах. Ему никогда не стоит бояться получить невежливый ответ на уместный вопрос, заданный в нужное время и в нужном месте. Механики, обладающие достаточными знаниями, чтобы дать полезную информацию о своем деле, неизменно обладают вежливостью и здравым смыслом, чтобы поделиться такой информацией с теми, кто в ней нуждается.

Ученик никогда не должен задавать вопросы о простых и очевидных вещах или о том, что он может легко узнать собственными усилиями. Чем сложнее вопрос, тем больше удовольствия квалифицированный специалист получит от ответа на него. Короче говоря, ученику следует тщательно обдумывать вопросы, прежде чем их задавать. Хороший план — записывать их, и когда требуется информация о литье, никогда не следует приходить в литейный цех, чтобы отвлекать мастера или литейщика во время плавки, или утром, когда никто не хочет, чтобы его беспокоили вопросами.

В связи с этой темой моделей и отливок я предложу план обучения, особенно применимый в таких случаях: выработать привычку представлять себе способ формовки и тип модели, используемой при изготовлении каждой отливки, которая попадает в поле зрения. Такая привычка за короткое время становится легкой и естественной и является верным средством приобретения обширных знаний о моделях и формовке.

Модельщик, едва увидев отливку, сразу представляет себе тип модели, использованной при ее формовке; литейщик представляет себе план формовки и отливки детали; в то время как инженер критически оценивает компоновку, пропорции, адаптацию и общий дизайн, и если он квалифицирован, как и должен быть, то также с первого взгляда обнаружит любые бесполезные расходы на модели или формовку.

(1.) Почему нельзя использовать обычные рабочие чертежи машины для изготовления моделей?—(2.) Что должно определять качество или долговечность моделей?—(3.) Как компоновка моделей может влиять на определенные части отливки?—(4.) Какие средства можно использовать, чтобы избежать внутренних напряжений в отливках?—(5.) Почему верхняя часть отливки менее качественна, чем нижняя или сторона, находящаяся в нижней опоке?—(6.) Для чего используются стержни?—(7.) Что подразумевается под вентиляцией формы?—(8.) Объясните разницу между формовкой в сырую и сухую песчаную форму.—(9.) Почему песок используется для форм?—(10.) Что обычно вызывает смещение стержней при литье?—(11.) Почему отливки часто деформируются или искривляются?—(12.) Что должно определять величину уклона, придаваемого моделям?—(13.) Какие средства обычно применяются, чтобы избежать напряжений при охлаждении в отливках?

ГЛАВА XXIII. КОВКА.

Производственные процессы в мастерской, которые поддаются систематизации, легче всего изучить. Когда процесс сведен к системе, он перестает быть предметом специальных знаний, а подпадает под общие правила и принципы, которые позволяют ученику в большей степени использовать свои способности к рассуждению при его освоении.

К этому положению можно добавить другое: цеховые процессы могут быть систематизированы или нет, в зависимости от того, состоят ли они в дублировании или в выполнении определенных операций неоднократно одним и тем же способом. В случае с моделями было показано, что не может быть фиксированных правил относительно их качества или способа их изготовления, и что то, как изготавливать модели, является вопросом специальных знаний и навыков.

Эти правила применимы к ковке, но иным образом, чем к другим процессам. В отличие от изготовления моделей или литья, общие процессы ковки единообразны; и, что еще более отличается от изготовления моделей или литья, существует измеримое единообразие в производимых изделиях, по крайней мере, в машинной ковке, где болты, винты и валы постоянно дублируются.

Особенностью ковки является то, что это своего рода ручной процесс, где суждение должно постоянно направлять операции, один удар определяет следующий, и хотя выкованные детали могут быть дубликатами, существует недостаток единообразия в способе их производства. Детали могут быть сформированы при белом сварочном нагреве или при низком красном нагреве, одним или двумя сильными ударами или дюжиной более легких ударов, при этом все это регулируется обстоятельствами работы по мере ее выполнения. Кузнец может не повторять операцию в течение всего дня точно таким же образом, и он не может в начале операции сказать, сколько времени потребуется для ее выполнения, или даже точно определить способ, которым он ее выполнит. Такие условия являются специфическими и применимы только к ковке.

Я считаю правильным указать на эти особенности не столько из-за их важности, сколько для того, чтобы предложить критическое исследование и развеять любые предвзятые мнения о том, что ковка — это простое дело, легкое в изучении и включающее только обыденные операции.

Первое впечатление, которое складывается у ученика о кузнечном цехе как о подразделении инженерного предприятия, заключается в том, что это черное, сажистое, грязное место, где выполняется своего рода грубая неквалифицированная работа — отдел, который не требует особого внимания. Насколько ошибочна эта оценка, станет ясно спустя годы, когда опыт продемонстрирует сложности и трудности ковки, и когда он обнаружит, что мастерство в этом отделе получить труднее и оно стоит относительно дороже, чем в любом другом. Ковка как отрасль работы требует, по сути, высочайшего мастерства и является той областью, где операция постоянно зависит от суждения рабочего, которое ни сила, ни машины не могут в какой-либо степени заменить. Грязь, тяжелый труд и жара удерживают людей от обучения ковке и создают предпочтение к отделочному цеху, что в большинстве мест приводит к диспропорции между количеством кузнецов и отделочников.

Ковка как процесс в машиностроении включает в себя формовку и придание формы ковким частям механизмов, сварку или соединение деталей вместе, подготовку инструментов для ковки и отделки, закалку стальных инструментов и, как правило, цементацию.

Рассматриваемая как процесс, ковка может быть определена как придание формы ковкому материалу с помощью ударов или сжатия, когда он становится мягким при нагревании. Что касается ручных инструментов и обычных ручных операций при ковке, то здесь нельзя сказать ничего, что было бы очень полезно для ученика. Во всех странах и на протяжении прошлых столетий ручные инструменты для ковки оставались практически неизменными; и достаточно посетить любой цех машинной ковки, чтобы увидеть образцы и типы стандартных инструментов. Нет смысла описывать клещи, обжимки, наковальни, пробойники и зубила, когда нет ничего в их форме или использовании, что нельзя было бы увидеть с первого взгляда; но инструменты и машины для применения движущей силы в процессах ковки заслуживают более внимательного рассмотрения.

Кузнечное оборудование состоит из прокатных станов, молотов с подъемным механизмом, паровых молотов, штамповочных молотов и пробойников, а также печей, горнов и воздуходувных аппаратов для нагрева. Общей характеристикой всех ковочных машин является наличие большой силы, действующей на коротком расстоянии. Очень немногие машины, за исключением самых больших молотов, превышают полдюйма рабочего диапазона, а в средних операциях — не более одной десятой дюйма.

Эти условия короткого диапазона и большой силы лучше всего достигаются тем, что можно назвать перкуссией, и машинами, которые действуют ударами, а не положительным и постепенным давлением; поэтому мы обнаруживаем, что ручные и силовые молоты являются наиболее распространенными инструментами среди инструментов кузнечного цеха.

Для приложения мощной силы, действующей на коротком расстоянии, ударные устройства гораздо эффективнее и проще, чем те, которые действуют за счет поддерживаемого или прямого давления. Головка молота может нанести удар, равный многим тоннам, благодаря своему импульсу, и поглотить реактивную силу, которая равна удару; но если бы равная сила должна была быть приложена винтами, рычагами или гидравлическим аппаратом, мы легко можем увидеть, что потребовалась бы опора, чтобы выдержать реактивную силу, и что такая опора потребовала бы прочности, возможно, превосходящей то, что могла бы придумать изобретательность.

Этот принцип несколько неясен, и природа ударных сил обычно не рассматривается — вопрос, который можно проиллюстрировать, рассмотрев действие простого ручного молотка. Мало кто, наблюдая за использованием молотка или используя его самостоятельно, когда-либо думает о нем как о двигателе, выдающем тонны силы, концентрирующем и применяющем мощность с помощью функций, которые, если бы выполнялись другим механизмом, потребовали бы систем зубчатых передач, рычагов или винтов; и что такой механизм, если бы он использовался вместо молотка, должен был бы лишиться той важной функции приложения силы в любом направлении, как могут направлять воля и руки. Простой ручной молоток в абстрактном смысле является одним из самых сложных механических агентов — то есть его действие труднее проанализировать, чем действие многих сложных машин, включающих системы механизмов; однако наше знакомство с молотками заставляет упускать этот факт из виду, и молотку даже было отказано в месте среди тех механических приспособлений, к которым было применено название «механические силы».

Пусть читатель сравнит молоток с колесом и осью, наклонной плоскостью, винтом или рычагом как агентом для концентрации и приложения мощности, сначала отметив принципы его действия, а затем рассмотрев его универсальное использование, и он придет к выводу, что если существует механическое устройство, которое охватывает четкие принципы, то это устройство — обычный молоток. Это действительно кажется одним из тех положений, призванных удовлетворить человеческую потребность, без которых механическая промышленность не могла бы существовать. При манипулировании почти любым видом материала молоток постоянно необходим для того, чтобы приложить силу, превышающую ту, которую могут приложить руки без помощи механизма для умножения их силы. Плотнику при забивании шипа требуется сила от одной до двух тонн; кузнецу требуется сила от пяти фунтов до пяти тонн, чтобы удовлетворить требования своей работы; каменщик применяет силу от ста до тысячи фунтов при забивании края своих инструментов; рубка, конопатка, по сути, почти все механические операции, состоят в большей или меньшей степени из ударов, причем такие удары являются приложением накопленной силы, затрачиваемой на ограниченном расстоянии.

Рассматриваемый как механический агент, молоток концентрирует силу рук и применяет ее таким образом, который отвечает требованиям различных целей. Если требуется большая сила, длинный замах и медленные удары дают тонны; если требуется лишь небольшая сила, короткий замах и быстрые удары будут достаточны — степень силы не только постоянно находится под контролем, но и направление, в котором она применяется. Другой механизм, если бы он использовался вместо молотков для выполнения аналогичной цели, должен был бы быть сложной машиной и действовать только в одном направлении или в одной плоскости.

Эти замечания о молотках приведены здесь не из любопытства и не с намерением следовать механическим принципам дальше, чем они могут объяснить фактическую манипуляцию, а как средство привлечения внимания к машинам ударного действия в целом, с которыми процессы ковки, как объяснялось ранее, имеют тесную связь.

Машины и инструменты, работающие посредством ударного действия, хотя они составляют многочисленный класс и применяются почти во всех механических операциях, никогда не получали в учебниках того внимания, которого требует важность этих машин и их широкое использование. Такие машины даже не были выделены в отдельный класс и не рассматривались отдельно, хотя различие между машинами с ударным действием и теми, которые можно назвать машинами прямого действия, вполне ясно как в способе работы, так и в общих планах конструкции. Конечно, нет недостатка в формулах для определения меры силы и вычисления динамического эффекта ударных машин, действующих против измеренного или предполагаемого сопротивления, и так далее; но это не то, что имеется в виду. Существуют определенные условия в работе машин, такие как нагрузки, которые приходятся на опорные рамы, эффект, производимый на ковкий материал при ударе или сжатии, и, в особенности, условия, которые могут сделать ударные или машины положительного действия применимыми для определенных целей; но было дано мало объяснений, которые были бы ценны для практиков.

Машины и инструменты, которые работают ударами, такие как молоты и штамповочные молоты, производят эффект за счет удара движущейся массы силой, накопленной на большом расстоянии, и расходующей сумму этой накопленной силы на объект. Реактивная сила, не передаваемая на рамы машины и не сопротивляемая ими, поглощается инерцией массы, которая нанесла удар; оборудование, необходимое в таких операциях, представляет собой только груз со средствами для его направления или управления, а также механизм для соединения с движущей силой. Ручной молоток, например, накапливает и применяет силу руки и выполняет все функции системы механизмов, но состоит только из блока металла и рукоятки для управления им.

Машины с прямым действием, такие как пробойники, ножницы или валки, требуют, во-первых, системы механизмов какого-либо вида для уменьшения движения от движущей силы, чтобы достичь силы; и, во-вторых, эта сила должна быть сбалансирована или сопротивляться прочной рамой, валами и подшипниками. Пробивная машина, например, должна иметь раму, достаточно прочную, чтобы противостоять тяге, равной силе, приложенной к работе; следовательно, рамы таких машин всегда представляют собой огромную массу, расположенную наиболее выгодным способом для встречи и сопротивления этой реактивной силе, в то время как основные детали штамповочной машины, способной приложить равную силу, состоят только из блока и пары направляющих для управления его курсом.

Если оставить в стороне проблемы механизма в ковочных машинах, адаптация процессов сжатия или ударных процессов регулируется главным образом размером и, следовательно, инерцией деталей, на которые воздействуют. Чтобы произвести надлежащий эффект, то есть заставить частицы детали двигаться по всей ее глубине при каждом ударе, необходимо поддерживать определенную пропорцию между молотом и деталью, на которую воздействуют. Для тяжелой ковки этот принцип привел к созданию огромных молотов для выполнения такой работы, которую никакие прессовые машины не могут быть сделаны достаточно прочными, чтобы выполнить, хотя действие таких машин в других отношениях лучше всего соответствовало бы условиям работы. Большая часть процессов ковки может выполняться либо ударами, либо сжатием, и, без сомнения, последний процесс является лучшим в большинстве случаев. Однако, как объяснялось ранее, оборудование для действия давлением гораздо сложнее и дороже, чем молоты и штамповочные молоты. Тенденция на практике, однако, направлена на более широкое использование процессов прессовой ковки.

(1.) Какая особенность присуща операции ковки, отличающая ее от большинства других?—(2.) Опишите в общих чертах, из чего состоят операции ковки.—(3.) Назовите некоторые машины, имеющие ударное действие.—(4.) Какое отношение этот принцип действия может иметь к раме машины?—(5.) Если бы паровой молот использовался как пробивная машина, какие изменения потребовались бы в его раме?—(6.) Объясните функции, выполняемые ручным молотком.

ГЛАВА XXIV. МОЛОТЫ С ПОДЪЕМНЫМ МЕХАНИЗМОМ.

Молоты с подъемным механизмом, используемые при ковке, имеют близкую аналогию с ручными молотками и, несомненно, были впервые предложены ими. Будучи старейшими из силовых ковочных машин и широко используемыми, будет уместно рассмотреть молоты с подъемным механизмом перед паровыми молотами.

Как было отмечено в случае с другими рассмотренными машинами, нет смысла описывать механизм молотов с подъемным механизмом; предполагается, что каждый ученик инженера видел такие молоты или может это сделать; и план здесь состоит в том, чтобы иметь дело особенно с тем, чего он не может увидеть и чему вряд ли научится при случайном наблюдении.

Одной из особенностей молотов с подъемным механизмом как машин являются механические трудности при соединении их с движущей силой, особенно в тех случаях, когда имеется несколько молотов, приводимых в действие от одного вала.

Внезапное и разнообразное сопротивление трансмиссионным валам имеет тенденцию ослаблять муфты, разрушать зубчатые передачи и создавать внезапные нагрузки, которые неизвестны в других случаях; и валы, расположенные с обычными пропорциями для передачи мощности, скоро выйдут из строя, если их применить для привода молотов с подъемным механизмом. Жесткие соединения или металлические крепления непрактичны, и проскальзывающий ремень, расположенный так, чтобы натяжение можно было изменять по желанию, является обычным и почти единственным успешным средством передачи мощности к молотам. Движение молотов с подъемным механизмом — любопытная проблема; головка и штамп, весящие вместе с железом для их крепления сто фунтов, при рукояти длиной восемь футов будут наносить от двухсот до трехсот ударов в минуту. Эта скорость превышает все, что могло бы быть достигнуто прямым возвратно-поступательным движением, придаваемым головке молота кривошипом, и намного превышает любую скорость, которая предполагалась бы из теоретических выводов. Рукоять молота, будучи деревянной, эластична и действует как вибрирующая пружина, ее вибрации находятся в унисоне со скоростью точек подъема. Вся машина, по сути, должна быть построена на принципе эластичности повсюду, и в этом отношении является исключением почти для любой другой известной машины. Рама для поддержки цапф, которая, по мнению неопытного человека, должна быть очень жесткой и твердой, оказывается лучше всего выполненной из дерева, и еще лучше, когда это дерево уложено таким образом, что позволяет конструкции пружинить и подаваться. Начиная с штампов и следуя назад через детали молота с подъемным механизмом к движущей силе, ученик может заметить, сколько частей способствуют этому принципу эластичности: во-первых — деревянная рукоять, как перед, так и позади цапфы; далее — цапфенный брус, который обычно представляет собой плоскую секцию, установленную на точках поворота; в-третьих — эластичность рамы, называемой «оболочкой», и, наконец, фрикционный ремень. Это даст представление об эластичности, необходимой при соединении головки молота с движущей силой, что следует иметь в виду, так как об этом будет упомянуто снова.

Еще одной характерной чертой молотов с подъемным механизмом является быстрота, с которой происходит кристаллизация в креплениях для удержания штамповых блоков на рукоятях, где не может быть вставлена эластичная среда для смягчения сотрясения штампов. Болты, проходящие через рукоять, хотя и изготовлены из самого волокнистого шведского железа, на некоторых видах работ не прослужат более десяти дней использования и часто ломаются за один день. Самый безопасный способ крепления штамповых блоков, и наиболее распространенный, — это выковывать их цельными, с проушиной или ободом, окружающим конец рукояти.

Рискуя выдвинуть положение, не оправданное наукой, я упомяну, в связи с этим вопросом кристаллизации, что металл, когда он расположен в форме кольца, по какой-то странной причине, кажется, избегает влияний, которые вызывают кристаллическое изменение. Ручной молоток, например, может изнашиваться и оставаться волокнистым; звенья цепей и шины колес повозок не кристаллизуются; даже шины на колесах локомотивов, кажется, противостоят этому влиянию, хотя условия их использования таковы, что способствуют кристаллизации.

Среди исключений из обычных планов конструирования молотов с подъемным механизмом можно упомянуть те, что используются в Американском арсенале в Спрингфилде, США, где небольшие молоты с жесткими рамами и рукоятями, последние длиной тридцать дюймов, выкованные из железа Lowmoor, работают со скоростью «шестьсот ударов в минуту». Однако в качестве примера они доказывают необходимость эластичности, поскольку рукояти и другие части приходится часто заменять, хотя выполняемая работа очень легкая, например, изготовление небольших винтов.

(1.) Что ограничивает скорость, с которой могут действовать возвратно-поступательные части машин?—(2.) Какова природа возвратно-поступательного движения, создаваемого кривошипами?—(3.) Может ли возвратно-поступательное движение быть равномерным в таких машинах, как силовые молоты, пилы или насосы?—(4.) Какой эффект в отношении скорости движения создается эластичными соединениями молота с подъемным механизмом?

ГЛАВА XXV. КРИВОШИПНЫЕ МОЛОТЫ.

Силовые молоты, работающие от кривошипного движения, адаптированные к более легким видам работ, теперь обычно встречаются в кузнечных цехах инженерных предприятий. Они обычно очень простой конструкции, и я упомяну только два момента в отношении таких молотов, которые могут быть упущены учеником при их осмотре.

Лица штампов остаются параллельными, независимо от того, насколько велика деталь, с которой работают, в то время как у молота с подъемным механизмом верхний штамп движется по дуге, описываемой от цапф рукояти, и лица штампов могут быть параллельными только в одном положении или при работе с деталями определенной глубины. Эта особенность параллельного движения штампов кривошипных молотов имеет большое значение для некоторых видов работ, и особенно для машинной ковки, где размер или глубина работы постоянно меняются.

Второй момент, который следует отметить в молотах этого класса, — это природа соединения с движущей силой. Во всех случаях будет найден эквивалент эластичной рукояти молота с подъемным механизмом — либо воздушные цилиндры, отклоняющие пружины, либо другие податливые крепления, — расположенные между кривошипом и головкой молота, а также проскальзывающий фрикционный ремень или фрикционные муфты для привода, как в случае с молотами с подъемным механизмом.

ГЛАВА XXVI. ПАРОВЫЕ МОЛОТЫ.

Прямое применение пара к ковочным молотам, без сомнения, является величайшим улучшением, которое когда-либо было сделано в ковочном оборудовании; оно не только упростило операции, которые выполнялись до этого изобретения, но и добавило много отраслей и расширило искусство ковки до целей, которые никогда не могли бы быть достигнуты, если бы не паровой молот.

Общие принципы действия молота, насколько они уже объяснены, применимы также к молотам, работающим от прямого пара; и ученик, формируя представление о паровых молотах, не должен впадать в распространенную ошибку, рассматривая их как машины, отличные от других молотов, или как работающие на новых принципах. Паровой молот — это не что иное, как обычный молот, приводимый в действие новой средой, молот, получающий мощность через посредство пара, а не ремней, валов и кривошипов. Паровой молот в своей самой совершенной форме настолько идеально адаптирован для выполнения различных условий, требуемых при силовой ковке, что, кажется, ничего больше не остается желать.

Имея в виду то, что было сказано об эластичном соединении для передачи движения и мощности к молотам, а также о смягчении вибрационных или возвратно-поступательных частей, можно увидеть, что пар как движущая среда для молотов выполняет следующие условия:—

Во-первых. — Мощность соединяется с молотом с помощью минимально возможного механизма, состоящего только из цилиндра, поршня и золотника, впускной трубы и дроссельной заслонки; эти немногие детали заменяют паровой двигатель, валы, ремни, кривошипы, пружины, шкивы, зубчатые передачи, короче говоря, все такие детали, которые требуются между головкой молота и паровым котлом в случае молотов с подъемным механизмом или кривошипных молотов.

Во-вторых. — Пар устанавливает максимально возможную эластичность в соединении между молотом и движущей силой и в то же время служит для смягчения ударов как в верхней, так и в нижней части хода, или только в верхней, как того требует случай.

В-третьих. — Каждый нанесенный удар является независимой операцией и может быть повторен по желанию, в то время как в других молотах такие изменения могут быть сделаны только на протяжении серии ударов путем постепенного увеличения или уменьшения их силы.

В-четвертых. — Нет прямого соединения между движущимися частями молота и рамой, за исключением боковых направляющих для головки молота; пар, будучи вставленным в качестве подушки на линии движения, сводит требуемую прочность и вес рамы к минимуму и избегает положительных нагрузок и сотрясений.

В-пятых. — Диапазон и сила ударов, а также время, в которое они наносятся, контролируются по желанию; это составляет величайшее различие между паровыми и другими молотами и конкретное преимущество, которое привело к их широкому использованию.

В-шестых. — Мощность может передаваться к паровым молотам через небольшую трубу, которая может быть проведена в любом направлении и на почти любое расстояние при умеренных затратах, так что молоты могут быть размещены в таких положениях, которые лучше всего соответствуют работе, и без привязки к валам или другому оборудованию.

В-седьмых. — Нет потери мощности из-за проскальзывающих ремней или других фрикционных приспособлений для градации движения; и, наконец, нет оборудования, которое должно быть в движении, когда молот не работает.

Имея в виду эти различные моменты, ученик получит как удовольствие, так и преимущество от отслеживания их применения в паровых молотах, которые могут попасть в поле зрения, и различные модификации механизма только сделают исследование более интересным.

Нужно заметить еще одну вещь, вопрос некоторой сложности, но без которого все, что было объяснено, не дало бы правильного представления о действии парового молота. Упоминаются движения клапанов.

Паровые молоты делятся на два класса — один с клапанами, перемещаемыми вручную, и другой класс с автоматическим движением клапанов.

Действие паровых молотов также можно разделить на то, что называется эластичными ударами и мертвыми ударами.

При работе эластичными ударами паровой поршень смягчается как при ходе вверх, так и вниз, и действие парового молота соответствует действию молота с подъемным механизмом, пар выполняет роль вибрирующей пружины; в этом случае молот наносит быстрый отскакивающий удар, импульс лишь частично тратится на работу и частично останавливается смягчением на паре в нижней части цилиндра под поршнем.

Помимо большей быстроты, с которой молот может работать при работе на этом принципе, ничего не выигрывается, а многое теряется; и поскольку этот вид действия является обязательным в любом молоте, который имеет «поддерживаемое или положительное соединение» между своими возвратно-поступательными частями и клапаном, возможно, справедливо предположить, что одна из причин, почему большинство автоматических молотов действуют эластичными ударами, заключается либо в недостатке знаний о правильном расположении клапанов, либо в механических трудностях при организации клапанного механизма для производства мертвых ударов.

При работе с мертвыми ударами пар не подается под поршень до тех пор, пока молот не закончит свой ход вниз и не израсходует свой импульс на работу. Настолько различен эффект, производимый этими двумя планами работы, что на большинстве видов работ молот весом пятьдесят фунтов, работающий мертвыми ударами, выполнит ту же работу, что и молот весом сто фунтов при действии эластичными или смягченными ударами.

Эта разница между мертвыми и эластичными ходами настолько важна, что она послужила причиной сохранения ручного перемещения клапанов во многих случаях, где многое можно было бы выиграть, используя молоты с автоматическим действием.

Некоторые производители паровых молотов настолько усовершенствовали автоматический класс, что их можно мгновенно изменить, чтобы работать либо мертвыми ударами, либо эластичными ударами по желанию, тем самым объединяя все преимущества обоих принципов. Это приводит паровой молот к состоянию, когда трудно представить потребность в дальнейшем улучшении.

Клапанный механизм автоматических паровых молотов для выполнения двух условий допущения мертвого или эластичного удара представляет собой один из самых интересных примеров механической комбинации.

Было сказано, что для нанесения мертвого или штамповочного хода клапан должен двигаться и подавать пар под поршень после того, как молот нанес удар и остановился на работе, и что такое движение клапана не может быть передано никаким поддерживаемым соединением между головкой молота и клапаном. Эта проблема решается соединением штампа или головки молота с некоторым механизмом, который, благодаря своему импульсу, будет продолжать «двигаться после того, как головка молота остановится». Этот механизм может состоять из различных устройств. Господа Мэсси в Англии и господа Феррис и Майлз в Америке используют качающийся рычаг-очиститель, который из-за своего веса или инерции замедляется и не следует за головкой молота близко при ходе вниз, но качается в контакт и открывает клапан после того, как молот полностью остановился.

Удерживая этот рычаг-очиститель постоянно в контакте с головкой молота, наносятся эластичные или отскакивающие удары, а добавлением веса в определенных положениях к рычагу-очистителю его движение замедляется настолько, что молот будет действовать как штамп или груз. Немецкая фирма использует сотрясение от удара для разъединения клапанного механизма, чтобы он мог упасть и осуществить это последующее движение клапанов. Другие инженеры достигают той же цели, используя импульс самого клапана, имея его соединенным с головкой через прорезное или податливое соединение, которое позволяет независимое движение клапана после того, как молот останавливается.

(1.) При сравнении паровых молотов с молотами с подъемным механизмом или кривошипными молотами, какой механизм заменяет или представляет пар?—(2.) Что можно назвать главным различием между паровыми и другими молотами?—(3.) При каких обстоятельствах желательно автоматическое движение клапана?—(4.) Почему мертвый или несмягченный удар наиболее эффективен?—(5.) Будет ли молот работать с воздухом так же, как с паром?

ГЛАВА XXVII. КОМПАУНД-МОЛОТЫ.

Еще один принцип, который следует отметить в связи с молотами и процессами ковки, — это инерция детали, на которую воздействуют, — вопрос немаловажной важности в более тяжелых видах работ.

Когда деталь помещается на наковальню и ударяется по верхней стороне с определенной силой, нижняя или наковальная сторона детали не получает равной силы. Доля удара поглощается инерцией ударяемой детали, и эффект на нижней стороне теоретически равен силе удара за вычетом эффекта смягчения и инерции деталей, на которые воздействуют.

На практике эта разница эффекта на верхней и нижней стороне, или между наковальной и молотовой сторонами детали, намного больше, чем можно было бы предположить. Податливость мягкого металла на верхней стороне смягчает удар и защищает нижнюю сторону от силы. Эффект, производимый ударом по горячему железу, не может быть оценен силой удара; требуется, используя технический термин, определенное количество силы, чтобы «сдвинуть» железо, и все, что меньше этой силы, имеет лишь небольшой эффект в перемещении частиц и изменении формы детали.

Из этого видно, что должна происходить большая потеря мощности при работе с крупными деталями, ибо какая бы сила ни поглощалась инерцией, она не оказывает эффекта на нижнюю сторону. Наблюдая за кузнецом, использующим ручной молоток, можно увидеть, что всякий раз, когда деталь, на которую воздействуют, тяжелее используемого молотка, на наковальне или нижней поверхности производится лишь небольшой эффект, если он вообще есть, и эта потеря эффекта — не единственная. Расходы на нагрев, которые обычно превышают расходы на придание формы поковкам, прямо пропорциональны количеству формовки, которая может быть сделана за каждый нагрев; и, следовательно, если обе стороны детали, вместо одной, могут быть одинаково затронуты, будет сэкономлена половина нагрева.

Другая цель, достигаемая равным воздействием на обе стороны крупных деталей, — это качество производимых поковок, которое обычно улучшается быстротой процессов формовки и ухудшается слишком частым нагревом.

Потеря эффекта из-за инерции деталей, на которые воздействуют, увеличивается с весом работы; не только потеря мощности, но и расходы на нагрев увеличиваются с размером деталей. Существует, однако, такая разница в механических условиях между легкой и тяжелой ковкой, что для любой работы, кроме тяжелого класса, было бы больше потеряно, чем выиграно при попытке воздействовать на обе стороны деталей одновременно.

Чтобы достичь двойного эффекта и избежать указанной потери, г-н Рамсботтом разработал то, что можно назвать компаунд-молотами, состоящими из двух независимых головок или таранов, движущихся в противоположных направлениях и действующих одновременно на детали, удерживаемые между ними.

Можно было бы предположить, что компоновка этих молотов двойного действия должна быть обязательно сложной и дорогой, но факт обратный. Тараны — это просто две массы железа, установленные на колесах, которые ездят по путям, как тележка, и удар молотов, насколько он не поглощается в работе, нейтрализуется друг другом. Никакой толчок или сотрясение не передается на раму или фундамент, как в случае с молотами одинарного действия, имеющими фиксированные наковальни. То же правило применяется при обратном ходе молотов, так как звенья, которые их перемещают, соединены вместе в центре, где мощность прикладывается под прямым углом к линии движения молота. Звенья, соединяющие два молота, составляют, по сути, коленчатый рычаг, причем паровой поршень прикреплен там, где они встречаются в центре.

Паровой цилиндр, который перемещает молоты, установлен в земле на некоторой глубине ниже плоскости, по которой они движутся, и даже когда выполняется самая тяжелая работа, нет ощутимого сотрясения, когда стоишь рядом с молотами, как это всегда бывает с теми, которые имеют вертикальное движение и являются молотами одинарного действия.

(1.) Почему эффект, производимый на верхней и нижней стороне детали, различен при ударе молотом?—(2.) Почему компаунд-молот не создает сотрясения и удара?—(3.) Какая механическая трудность возникла бы при подаче материала к таким молотам?—(4.) Что важнее, скорость или вес, в эффекте, производимом на нижней стороне деталей при ударе молотами одинарного действия?

ГЛАВА XXVIII. ЗАКАЛКА СТАЛИ.

Закалку можно назвать тайной кузнечного цеха; эта операция обладает тем притяжением, которое характеризует каждый процесс, являющийся таинственным, особенно такие, которые связаны с механическими манипуляциями или принадлежат к ним. Странная и, возможно, счастливая привычка ума — быть очень заинтересованным в том, что не очень хорошо понято, и игнорировать то, что способно к простому доказательству.

Старый кузнец, который простоял у горна два десятка лет, будет проявлять тот же интерес к процессам закалки, что и новичок. Когда предстоит закалить деталь, которая склонна к деформации или поломке, и риск велик, он приступит к этому с тем же рвением и интересом, с каким он делал бы это, когда учился своему ремеслу.

Никто не смог ясно объяснить, почему внезапное изменение температуры закаляет сталь, ни почему она принимает различные оттенки цвета при разных степенях твердости; мы знаем только факт, и то, что сталь, к счастью, обладает такими свойствами.

Каждый, кто использует инструменты, должен понимать, как их закалять, будь то для железа или дерева. Эксперименты с закаленными инструментами — единственный способ определения надлежащей степени твердости, и поскольку кузнецы, за исключением своих собственных инструментов, должны полагаться на объяснения других относительно надлежащей закалки, из этого следует, что закалка обычно является источником жалоб.

Закалка, как термин, используется для охвата как закалки, так и отпуска; как процесс, она зависит главным образом от суждения, а не от навыка, и не имеет такой связи с ковкой, чтобы выполняться только кузнецами. Закалка требует иного огня, чем те, что используются при ковке, а также большей осторожности и точности, чем могут проявить кузнецы, если нет печей и ванн, специально предназначенных для закалки инструментов.

Трудность, которая возникает при закалке инструментов, заключается в сжатии стали, которое происходит пропорционально изменению температуры; и поскольку время охлаждения пропорционально толщине или размеру детали, из этого, конечно, следует, что существует большое напряжение и тенденция к поломке более тонких частей до того, как более толстые части успеют остыть; это напряжение может произойти либо от охлаждения одной стороны первой, либо более быстро, чем другой.

Следующие положения относительно закалки охватывают основные моменты, которые следует соблюдать:

Постоянное сжатие стали при закалке соответствует степени твердости, приданной ей ванной.

Время, в течение которого происходит сжатие, соответствует температуре ванны и поперечному сечению детали; другими словами, тепло уходит постепенно от поверхности к центру.

Тонкие сечения стальных инструментов, будучи выступами из массы, которая поддерживает края, охлаждаются первыми, и если не предусмотрено мер, позволяющих сжатие, они разрываются.

Основной момент при закалке и максимум, что можно сделать, чтобы избежать неравномерного сжатия, — это применить ванну так, чтобы она действовала сначала и сильнее на самые толстые части. Если деталь коническая или в форме клина, толстый конец должен входить в ванну первым; зубило, например, которое достаточно широкое, чтобы создать опасность растрескивания, должно быть помещено в ванну головкой вниз.

Восходящие потоки теплой воды являются распространенной причиной неравномерного охлаждения и деформации стальных инструментов при закалке; вода, которая нагревается, поднимается вертикально, и малейший наклон детали от перпендикулярного положения позволяет теплому потоку течь вверх по одной стороне.

Самым эффективным средством обеспечения равномерного эффекта от закалочной ванны является сильное перемешивание, либо ванны, либо детали; это также увеличивает быстроту охлаждения.

Эффект закалочных ванн соответствует их проводящей способности; химикаты, за исключением тех случаев, когда они могут способствовать проводящим свойствам ванны, можно смело игнорировать. Для ванн, холодная или ледяная вода, насыщенная солью для экстремальной твердости, и теплое масло для инструментов, которые тонкие и не требуют очень высокой твердости, — это две крайности, вне которых ничего не требуется в обычной практике.

В случае инструментов, состоящих частично из железа и частично из стали, так называемой наварной стали, тенденцию к растрескиванию при закалке можно избежать в большинстве случаев путем ковки стального края при низкой температуре до тех пор, пока он не расширится настолько, что при охлаждении при закалке он будет сжиматься только до состояния покоя и соответствовать железной части; тот же результат может быть получен путем изгиба детали, придавая выпуклость стальной стороне перед закалкой.

Инструменты никогда не следует закалять путем погружения их краев или режущих частей в ванну, а затем позволяя теплу «стечь вниз» для достижения надлежащего отпуска на краю. Я прекрасно осознаю, что это нападение на общий обычай, но от этого он не становится менее неправильным. Инструменты, закаленные таким образом, имеют постепенно уменьшающийся отпуск от своего острия или края, так что ни одна часть не закалена должным образом, и они требуют постоянной перекалки, что портит сталь; кроме того, самый край, единственная часть, которая закалена до надлежащего оттенка, обычно портится нагревом и должна быть сточена, чтобы начать работу. Ни один токарь, который однажды имел набор инструментов, закаленных по всей длине путем медленного отпуска, либо в печи, либо на горячей плите, никогда не согласится на точечную закалку впоследствии. Железная плита толщиной от двух до двух с половиной дюймов, помещенная поверх огня для правки инструментов, создает удобное устройство для отпуска инструментов, помимо значительного добавления к удобству медленного нагрева, который почти так же важен, как медленный отпуск. Автор путем фактического эксперимента определил, что количество правки и закалки инструментов, не говоря уже о времени, потраченном на заточку инструментов, может быть уменьшено на одну треть при обычной машинной подгонке с помощью «печного отпуска».

Что касается оттенков, которые появляются при отпуске, или закалке, как это иногда называют, совершенно бесполезно повторять любые старые правила о «соломенном цвете, фиолетовом, оранжевом, синем» и так далее; ученик знает столько же после такой инструкции, сколько и до. Оттенки отпуска должны быть увидены, чтобы быть изученными, и поскольку вряд ли у кого-то будет потребность в таких знаниях до того, как появятся возможности увидеть выполнение закалки, предлагается следующий план для изучения различных оттенков. Возьмите восемь кусков литой стали длиной около двух дюймов, шириной один дюйм и толщиной три восьмых дюйма, нагрейте их до высокого красного каления и опустите в соляную ванну; сохраните один без отпуска, чтобы показать белый оттенок экстремальной твердости, и отполируйте одну сторону каждого из оставшихся семи кусков; затем отдайте их опытному рабочему, чтобы их отпустили до семи различных оттенков отпуска, варьирующихся от белого куска до темно-синего цвета мягкой стали. На обратной стороне этих кусков можно наклеить этикетки с описанием технических названий оттенков и общего использования, к которому адаптированы инструменты соответствующей твердости.

Это сформирует интересную коллекцию образцов и приучит глаз к различным оттенкам, которые после некоторого опыта будут мгновенно распознаваться при просмотре отдельно.

Можно заметить как общее правило, что твердость режущих инструментов «обратна твердости материала, который нужно резать», что кажется аномальным, и, без сомнения, так оно и есть, если рассматривать только режущие свойства краев; но все режущие края подвергаются поперечному напряжению, и величина этого напряжения обычно соответствует твердости материала, на который воздействуют; следовательно, степень отпуска по необходимости должна быть такой, чтобы защитить от поломки краев. Инструменты для резки дерева, например, могут быть намного тверже, чем для резки железа, или, чтобы сказать лучше, инструменты для резки дерева тверже тех, что обычно используются для резки железа; ибо если бы железные инструменты всегда были так же тщательно сформированы и так же тщательно использованы, как те, что используются при резке дерева, они могли бы быть одинаково твердыми.

Горны, пневматическое оборудование для дутья, оборудование для обработки крупных деталей и другие детали, связанные с ковкой, легко понятны из примеров.

(1.) Что заставляет инструменты гнуться или ломаться при закалке?—(2.) Какие средства можно использовать для предотвращения повреждения инструментов при закалке?—(3.) Можно ли получить оттенки отпуска на куске стали без закалки?—(4.) Что формирует предел твердости для режущих инструментов?—(5.) Каковы цели наварки инструментов вместо изготовления их из цельной стали?

ГЛАВА XXIX. ПОДГОНКА И ОТДЕЛКА.

Отдел подгонки или отделки инженерных предприятий обычно считается основным.

Процессы подгонки, будучи последними при конструировании механизмов, более тесно связаны с их использованием и применением; они состоят в организации или объединении результатов других процессов, проводимых в чертежном бюро, модельном цехе, литейном и кузнечном цехах.

Для неквалифицированных или для тех, кто не имеет всестороннего взгляда на инженерный бизнес в целом, отдел отделки и подгонки, кажется, составляет все машиностроение — впечатление, от которого ученик должен остерегаться, потому что только истинное понимание важности и отношений различных подразделений предприятия может позволить им быть тщательно или легко изученными.

Следовательно, необходимо помнить, что чистовая обработка — это лишь один из нескольких процессов, а слесарный отдел — лишь один из четырех или более отделов, между которыми следует распределять внимание.

Чистовая обработка как процесс является вторичной и не всегда обязательной; многие детали машин готовы к использованию сразу после ковки или литья и не требуют слесарной обработки. Тем не менее, цех чистовой обработки во многих отношениях должен считаться ведущим подразделением машиностроительного предприятия. Планы, чертежи и сметы всегда основываются на чистовых размерах деталей, когда они имеют точные параметры; следовательно, можно сказать, что проекты, чертежи и сметы проходят через слесарный цех и возвращаются обратно в литейный и кузнечный цеха. Таким образом, чистовая обработка, хотя и является последним процессом в порядке выполнения работ, во всех остальных смыслах — первый после чертежей. Даже размеры при изготовлении моделей, что, казалось бы, наиболее далеко отстоит от чистовой обработки, основываются на размерах для подгонки и в значительной степени должны быть скорректированы с учетом условий чистовой обработки.

При литье и ковке материал обрабатывается в нагретом и расширенном состоянии; характер этих операций таков, что точные размеры не могут быть достигнуты, поэтому как поковки, так и отливки должны изготавливаться с припуском, превышающим их чистовые размеры, чтобы учесть усадку и неровности. Чистовая обработка как процесс заключается в удалении этого излишнего материала и придании деталям машин точных размеров, когда материал находится при естественной температуре. Поскольку операции чистовой обработки, как уже говорилось, выполняются при нормальной температуре материала, это позволяет производить манипуляции, замеры и сборку деталей машин. А так как почти все остальные процессы связаны с нагревом, чистовую обработку можно назвать холодными процессами металлообработки. Операции слесарного цеха почти полностью состоят из резания, а также шлифования или абразивной обработки; это утверждение может показаться новым, однако данные операции охватывают почти все, что выполняется в рамках того, что называется слесарной обработкой.

Процессы резания можно разделить на два класса: цилиндрическое резание, как при точении, растачивании и сверлении, для получения цилиндрических форм; и плоское резание, как при строгании, долблении и резке, для получения плоских или прямоугольных форм. Абразивные или шлифовальные процессы могут применяться к формам любого вида.

Для дальнейшей классификации: станки для резания можно разделить на те, в которых движутся инструменты, а материал неподвижен; те, в которых движется материал, а инструменты неподвижны; и станки, которые включают комбинированное движение как инструментов, так и обрабатываемого материала.

Следует также отметить различие между машинной и ручной резкой. При машинной резке она выполняется по точным геометрическим линиям, при этом инструменты или материал перемещаются по жестким направляющим, как при строгании и точении; при ручных операциях, таких как опиливание, шабрение или рубка, инструменты перемещаются без жесткого направления и действуют по нерегулярным линиям.

Попытка обобщить операции слесарного цеха таким образом может показаться не самым практичным способом их понимания, однако по мере дальнейшего изучения применение этого метода станет более понятным.

Режущие инструменты включают почти все, что используется при чистовой обработке; к этому классу относятся токарные, строгальные, сверлильные и расточные, долбежные и фрезерные станки. Названные станки составляют то, что называется стандартным оборудованием, которое является необходимым и используется на всех предприятиях, где ведется общее машиностроительное производство. Такие станки строятся на принципах, по существу одинаковых во всех странах, и установились в довольно единообразную компоновку движений и узлов.

Помимо названных станков, на большинстве заводов можно найти специальные станки, предназначенные для выполнения определенных работ; благодаря особой адаптации такие станки становятся более эффективными, но из-за такой адаптации они непригодны для общих целей.

Общее машиностроение не может состоять в производстве дубликатов деталей или в операциях, выполняемых постоянно одним и тем же способом, как в обычном серийном производстве; поэтому было затрачено много усилий на адаптацию станков для общих целей — станков, которые редко избегают недостатков комбинирования, указанных в предыдущей главе.

Основные усовершенствования и изменения в станочной обработке в настоящее время заключаются в применении специальных инструментов. Токарный, строгальный или сверлильный станок как стандартный станок должен быть адаптирован к определенному диапазону работ, но очевидно, что если бы такие инструменты были специально настроены либо для самых крупных, либо для самых мелких деталей, входящих в их возможности, то за данное время можно было бы выполнить больше работы и, следовательно, с меньшими затратами. Также очевидно, что станки должны постоянно работать, чтобы быть прибыльными, и когда нет достаточного количества деталей одного вида, чтобы занять станок, он должен использоваться для различных видов работ; но всякий раз, когда имеется достаточное количество деталей одного размера, для которых должны выполняться определенные процессы единообразного характера, выгодно иметь станки, сконструированные так, чтобы максимально соответствовать требованиям специальной работы, без учета чего-либо другого.

Теперь предлагается рассмотреть стандартные инструменты слесарного цеха, отметив общие принципы их конструкции и, особенно, их работы; не для того, чтобы с помощью чертежей или описаний показать, что такое токарный или строгальный станок, или как какой-то конкретный инженер сконструировал такие инструменты, а по плану, изложенному во введении, предполагая, что читатель знаком с названиями и назначением стандартных станков. Если он не усвоил этого и не понимает названий и общих целей различных операций, выполняемых в слесарном цехе, ему следует ознакомиться с этим, прежде чем утруждать себя книгами любого рода.

(1.) Почему детали машин нельзя изготовить с точными размерами путем ковки или литья? — (2.) В чем разница между работой ручным инструментом и станком с точки зрения точности? — (3.) Почему ручной труд нельзя использовать при дублировании деталей машин? — (4.) В чем разница между стандартными и специальными станками?

ГЛАВА XXX. ТОКАРНЫЕ СТАНКИ.

В машинах преобладающей формой является цилиндрическая; в конструкциях, отличных от машин, тех, которые не предполагают движения, преобладающей формой является прямоугольная.

Движение машин в основном вращательное; а поскольку вращательное движение осуществляется цилиндрическими деталями, такими как валы, подшипники, шкивы и колеса, мы обнаруживаем, что большая часть станков направлена на подготовку цилиндрических форм. Если мы отметим площадь точеных, расточенных и сверленых поверхностей в обычных машинах и сравним с количеством строганых поверхностей, мы обнаружим, что первых не менее чем в два раза больше в более точных классах машин и в три раза больше в более грубых; исходя из этого можно приблизительно оценить пропорцию инструментов, необходимых для обработки цилиндрических и плоских поверхностей; предполагая, что режущие инструменты имеют одинаковую производительность в обоих случаях, пропорция составит три к одному. Эта разница между количеством станков, необходимых для цилиндрических и плоских поверхностей, еще больше увеличивается, если учесть, что инструменты действуют непрерывно на цилиндрических поверхностях и прерывисто на плоских.

На практике истинность этого положения полностью подтверждается избытком количества токарных и расточных инструментов по сравнению с инструментами для строгания.

Токарно-винторезный станок по многим причинам называют главным инструментом в слесарной обработке. Это не только ведущий инструмент, поскольку он выполняет большую часть работы; но токарно-винторезный станок как организованная машина сочетает в себе, пожалуй, большее количество полезных и важных функций, чем любая другая когда-либо созданная машина. Токарный станок может использоваться для точения, растачивания, сверления, фрезерования или нарезания резьбы, а с мощной винтовой подачей может в некоторой степени использоваться для строгания; что еще более странно, несмотря на эти различные функции, токарный станок является сравнительно простой машиной без осложнений или быстроизнашивающихся частей и не требует значительных изменений при адаптации его к различным названным целям.

Для фрезерования, сверления или растачивания обычных работ в пределах своего диапазона токарный станок отнюдь не является временным инструментом, а выполняет эти различные операции почти со всеми преимуществами станков, адаптированных для каждой цели. Изобретательный рабочий, который понимает адаптацию современного токарно-винторезного станка, может изготовить почти любой вид легкого оборудования без других инструментов, за исключением строгальных, и может даже выполнять строгание, если поверхности не слишком велики; таким образом, оборудование может быть изготовлено с затратами, не намного превышающими те, что были бы при использовании полного комплекта различных инструментов. Это, конечно, возможно только тогда, когда не требуется разделение труда и когда один человек должен выполнять все различные процессы точения, сверления и так далее.

Токарный станок как инструмент для создания винтовых форм занимал бы видное место среди станков, даже если бы он не был способен выполнять никакой другой работы; количество деталей машин, имеющих резьбу, поразительно; зажимные болты для удержания деталей вместе включают большую часть слесарной обработки на машинах всех видов, в то время как винты являются наиболее распространенным средством для увеличения мощности, изменения движений и выполнения регулировок.

Токарно-винторезный станок для чистовой обработки по существу состоит из прочной негибкой станины, вращающегося шпинделя с числом ступеней скорости от восьми до шестнадцати, задней бабки и подвижного суппорта для удержания и перемещения инструментов.

За последние полвека в токарно-винторезных станках не произошло значительных изменений, по крайней мере, не было добавлено ни одного нового принципа работы, но было сделано много улучшений в их адаптации и производительности для специальных видов работ. Были сделаны улучшения в средствах смены колес при нарезании резьбы и подаче, за счет фрикционного пускового механизма для суппортов, независимого механизма подачи для точения, приспособлений для регулировки инструментов, поперечной подачи и так далее, что, несомненно, добавило эффективности токарным станкам; но названные улучшения были в основном направлены на замену мастерства токарей.

Доказательство этого последнего положения заключается в том факте, что опытный токарь выполнит почти столько же работы и сделает ее так же хорошо на старом английском станке с простой винтовой подачей, как и на более сложных станках современной конструкции; но поскольку экономия мастерства иногда является равной или большей целью, чем экономия ручного труда, оценки производительности инструментов должны производиться соответствующим образом. Основные моменты токарного станка, которые наиболее легко могут повлиять на его работу, — это, во-первых, точность подшипников вращающегося шпинделя, который передает копию своей формы обрабатываемым деталям; во-вторых, совпадение линии шпинделя и движения суппорта; в-третьих, поперечная подача инструмента под прямым углом к движению шпинделя и суппорта; в-четвертых, долговечность трущихся поверхностей, особенно подшипников шпинделя и направляющих суппорта. К этому можно добавить много других моментов, таких как точность ходовых винтов, жесткость станин и так далее, но такие требования очевидны.

Чтобы избежать несовершенства вращающихся шпинделей токарных станков или любого бокового движения, которое могло бы существовать в рабочих подшипниках, было много попыток сконструировать токарные станки с неподвижными центрами на обоих концах для более точных видов работ. Такое устройство обеспечило бы истинное цилиндрическое вращение, но в то же время должно было бы повлечь за собой механическое усложнение, перевешивающее полученную цель. Кроме того, практикой доказано, что хорошая подгонка и хороший материал для подшипников и шпинделей токарных станков обеспечат всю точность, которую требуют обычные работы.

Можно заметить, что суппорты некоторых токарных станков перемещаются по так называемым V-образным направляющим, которые выступают над верхней частью станин, а в других токарных станках суппорты скользят по верхней части станин с плоской опорой. Поскольку эти два плана монтажа суппортов токарных станков привели к значительным дискуссиям со стороны инженеров, и поскольку их рассмотрение может подсказать план анализа других проблем подобного характера, я отмечу некоторые условия, существующие в обоих случаях, называя различные устройства именами плоских станин и станин с направляющими.

Эти различные планы будут рассмотрены сначала в отношении эффекта, производимого на движение суппортов; это включает трение, износостойкость, жесткость инструментов, удобство эксплуатации и стоимость конструкции. Режущая кромка как при точении, так и при растачивании на токарно-винторезном станке находится сбоку детали или почти на уровне центров токарного станка, и любое движение суппорта горизонтально поперек станка влияет на движение инструмента и форму обрабатываемой детали прямо пропорционально такому отклонению, так что параллельное точение и растачивание зависят главным образом от избежания любого поперечного движения или бокового люфта суппорта. Это, как в теории, так и на практике, составляет наибольшую разницу между плоскими станинами и станинами с направляющими; первые устроены специально для сопротивления отклонению в вертикальной плоскости, что имеет второстепенное значение, за исключением растачивания с помощью борштанги; вторые устроены для сопротивления горизонтальному отклонению, которое в девяти десятых работ, выполняемых на токарных станках, становится точной мерой неточности выполненной работы.

Истинное движение суппортов зависит от величины или износостойкости их опорной поверхности, того, как эта поверхность расположена по отношению к сопротивляемой нагрузке, и условий, при которых скользящие поверхности движутся; то есть, как они поддерживаются в контакте. Сила резания, которую следует учитывать в первую очередь, обычно падает под углом от тридцати до сорока градусов вниз к передней части, от центра токарного станка. Чтобы противостоять такой нагрузке, плоская станина не представляет поверхности под прямым углом к нагрузке; все опоры наклонные, и не только это, но и вся горизонтальная нагрузка падает только на одну сторону станины; по этой причине плоские станины приходится делать намного тяжелее, чем потребовалось бы, если бы сумма их поперечного сечения могла быть использована для сопротивления поперечной нагрузке. Эта трудность может, однако, быть в основном устранена многочисленными поперечными ребрами жесткости, которые можно найти в большинстве станин токарных станков с плоским верхом.

Суппорт, движущийся по угловым направляющим, всегда движется устойчиво и легко, без люфта в любом направлении, пока не будет поднят со своей опоры, что случается редко, и его поднятию легко противодействуют регулируемые клинья. Суппорт на плоской станине склонен иметь люфт в горизонтальном направлении из-за свободы, которая должна существовать для обеспечения легкого движения. В случае направляющих можно также упомянуть, что вес суппорта действует как постоянная сила, удерживающая его в устойчивом положении, в то время как при плоской станине вес суппорта в некотором смысле противодействует направляющим и не оказывает полезного эффекта в стабилизации или направлении. Жесткость и устойчивость движения инструмента общеизвестно в пользу треугольных направляющих, настолько, что почти все американские производители станков строят токарные станки таким образом, хотя это добавляет немалую стоимость при подгонке.

Можно также упомянуть, что токарные станки, сконструированные с угловыми направляющими, обычно имеют такие направляющие как для подвижных бабок, так и для суппортов; это дает преимущество прочного связывания двух сторон станины вместе при закреплении подвижной бабки, которая в действительности становится прочным ребром жесткости поперек станины; суппорты также имеют равный и независимый захват с обеих сторон станины. Прослеживая этот вопрос до сих пор, можно увидеть, сколько условий, возможно, приходится учитывать при рассуждении о столь, казалось бы, простом вопросе, как форма направляющих для суппортов токарных станков; мы могли бы даже перейти ко многим другим моментам, которые не были упомянуты; но то, что было объяснено, послужит доказательством того, что этот вопрос не является только делом мнения, и что без практических преимуществ производители станков не будут следовать наиболее дорогому из этих двух способов монтажа суппортов токарных станков.

Токарные станки, находящиеся в обычном использовании для слесарной обработки, — это токарно-винторезные станки, станки только для точения, станки с двойной передачей, одинарной передачей и перебором, станки для растачивания, токарно-ручные станки и станки для обточки шкивов; также комбинированные токарные станки с двойными бабками и двумя суппортами.

Эти различные токарные станки, хотя и имеют весьма разнообразную конструкцию и адаптированы к более или менее различным применениям, все же являются токарно-винторезными станками, либо с некоторыми из их функций, опущенными для упрощения и адаптации к какой-то специальной работе, либо с некоторыми из рабочих частей, скомбинированными для достижения большей производительности.

Что касается манипуляций на токарном станке, которые, пожалуй, труднее всего изучить из всех цеховых операций, даются следующие советы, которые могут оказаться полезными для ученика: в начале следует тщательно изучить форму инструментов; это один из главных моментов в токарной работе; величайшее различие между доскональным и посредственным токарем заключается в том, что один знает правильную форму и закалку инструментов, а другой — нет. Регулировка и подача инструментов вскоре изучаются на опыте, но правильная форма инструментов — дело более трудное. Одна из первых вещей, которую нужно изучить, — это форма режущих кромок, как в отношении зазора под кромкой инструмента, так и угла кромки, применительно как к точению, так и к растачиванию, потому что последнее отличается от точения. Угол токарных инструментов ясно показан на диаграммах, и нет лучшего первого урока по черчению, чем построение диаграмм углов резания для плоских и цилиндрических поверхностей.

Набор токарных инструментов должен состоять из всего, что требуется для любого вида выполняемой работы, чтобы не терялось время на ожидание подготовки инструментов после того, как они понадобятся. Обычный токарно-винторезный станок, работающий на обычных работах диаметром не более двадцати дюймов, потребует от двадцати пяти до тридцати пяти инструментов, которые послужат для любой цели, если их содержать в порядке и на месте. Рабочий может обойтись десятью инструментами или даже меньше, но не к своему удовлетворению и не быстрым способом. Каждый инструмент должен быть должным образом закален и заточен, готов к использованию «когда убран»; если инструмент сломан, его следует немедленно отремонтировать, независимо от того, когда он, вероятно, снова будет использован. Рабочий, который гордится своими инструментами, всегда будет обеспечен таким их количеством, какое ему требуется, потому что не требуется никаких вычислений, чтобы доказать, что пятьдесят фунтов дополнительных инструментов из литой стали, как инвестиция, — это лишь малая часть по сравнению с выигрышем в манипуляциях, имея их под рукой.

Для опытного механика одного взгляда на инструменты на токарном станке достаточно, чтобы судить о мастерстве оператора. Если инструменты заточены и готовы к использованию, имеют правильную форму и расставлены в порядке, чтобы их можно было достать без промедления, токаря можно сразу отнести к тем, кто обладает двумя главными квалификациями первоклассного рабочего, а именно: порядок и знание инструментов; в то время как, напротив, токарная доска, заваленная старыми отходами, зажимными болтами и сломанными инструментами, показывает отсутствие той системы и порядка, без которых никакое количество ручного мастерства не может сделать рабочего эффективным.

Также необходимо как можно скорее изучить технические термины, относящиеся к токарной работе, и еще важнее изучить общепринятые способы выполнения различных операций. Хотя токарная работа включает в себя широкий спектр операций, которые постоянно варьируются, существуют определенные планы выполнения каждой из них, которые по долгому обычаю стали общепринятыми; чтобы познакомиться с ними, ученик должен наблюдать за практикой лучших рабочих и следовать их планам, насколько он может, не рискуя никакими инновациями или изменениями, пока они не будут очень тщательно обдуманы. Любая попытка внедрить новые методы, способы закрепления работы, установки и заточки инструментов или другие обычные операции при точении может не только привести к неловким ошибкам, но и сразу положить конец полезной информации, которую иначе можно было бы получить от других. Технические термины, используемые при описании токарной работы, вскоре изучаются, обычно раньше, чем они нужны, и часто применяются неправильно, что хуже, чем быть невежественным в них.

При нарезании резьбы лучше не обращаться к тому ошибочному удобству, называемому таблицей колес, обычно выштампованной на какой-то части токарно-винторезных станков для помощи в выборе колес. Винт, который нужно нарезать, относится к ходовому винту на станке так же, как колесо на винте относится к колесу на шпинделе, и каждый рабочий должен быть знаком с таким простым делом, как расчет колес для нарезания резьбы, когда есть только один ряд колес. Колеса для нарезания резьбы можно рассчитать не только так же быстро, как прочитать из индекса, но преимущество знакомства со сменой колес очень важно в других случаях, и часто такие комбинации приходится делать, когда под рукой нет индекса.

Следующие темы предлагаются для изучения в связи с токарными станками и точением: скорость резания по железу, стали и латуни; относительная скорость конусов ремня, являются ли изменения по истинной возрастающей шкале от самой медленной; скорость подачи при различных изменениях, оцениваемая как нитки винта в количестве проходов на дюйм; пропорции конусных или ступенчатых шкивов для обеспечения равномерного натяжения ремня; теория люнета, используемого при точении гибких деталей; разница между наличием трех или четырех точек опоры для центровых или подвижных люнетов; лучшие средства проверки точности токарного станка. Все эти вопросы и многие другие являются предметами не только интереса, но и пользы при изучении манипуляций на токарном станке, и их изучение приведет к логическому методу решения проблем, которые будут постоянно возникать.

Использование ручных инструментов следует изучать, применяя их при каждой возможности. Очень многие из современных усовершенствований в токарно-винторезных станках предназначены только для того, чтобы избежать работы ручным инструментом, и во многих случаях не дают никакой экономии, кроме как в мастерстве. Токарь, который искусен в работе с ручными инструментами, на многих видах легких работ выполнит больше и сделает это лучше на ручном токарном станке, чем на токарно-винторезном; всегда есть больше или меньше того, что можно выполнить с преимуществом с помощью ручных инструментов даже на самых сложных токарно-винторезных станках.

Для опытного токаря нет ничего необычного в том, чтобы заблокировать суппорт и прибегнуть к ручным инструментам при многих видах работ, когда он спешит.

(1.) Почему машины включают так много цилиндрических форм? — (2.) Почему желательно иметь отдельные механизмы подачи для точения и нарезания резьбы? — (3.) Что дает фрикционный пусковой механизм, применяемый сейчас на более точных классах токарных станков? — (4.) Как можно проверить соосность токарного станка? — (5.) Какой вид отклонения суппорта токарного станка больше всего повлияет на точность выполняемой работы? — (6.) Как можно расточить овальное отверстие на обычном токарно-винторезном станке? — (7.) Как можно прострогать угловые направляющие токарного станка и соответствующие пазы в суппорте, чтобы они подходили друг к другу без использования калибров? — (8.) Укажите количество зубьев в двух колесах для нарезания резьбы с десятью нитками, когда ходовой винт имеет четыре нитки на дюйм?

ГЛАВА XXXI. СТРОГАЛЬНЫЕ ИЛИ ВОЗВРАТНО-ПОСТУПАТЕЛЬНЫЕ СТАНКИ.

Термин «строгание» должен правильно применяться только к станкам, которые производят плоскости или плоские поверхности, но техническое использование этого термина включает всю резку, выполняемую по прямым линиям, или тем, что можно назвать прямым движением инструментов.

Поскольку никакое движение, кроме вращательного, не может быть непрерывным, а вращательное движение инструментов почти исключительно ограничено формованием цилиндрических деталей, правильным различием между станками, которые работают по прямым линиям, и теми, которые работают с круговым движением, будет называть их именами вращательных и возвратно-поступательных.

Можно заметить, что все станки, кроме фрезерных, которые действуют по прямым линиям и производят плоские поверхности, имеют возвратно-поступательное движение; этот класс включает строгальные, долбежные и поперечно-строгальные станки; они вместе с токарными станками составляют почти все оборудование обычного слесарного цеха.

Странно, учитывая простоту конструкции и очень важную роль, которую выполняют станки для резания на плоских поверхностях, что они не были изобретены и применены в металлообработке раньше. Многие люди, все еще работающие на чистовой обработке, могут вспомнить времена, когда все плоские поверхности рубились и опиливались, и что долгое время после того, как токарно-винторезные станки достигли состояния эффективности и широко использовались, строгальные станки не были известны. Это, несомненно, объясняется тем фактом, что возвратно-поступательное движение, за исключением того, которое создается кривошипами или эксцентриками, было неизвестно или считалось непрактичным для полезных целей до последних лет, и когда оно наконец было применено, считалось непрактичным иметь такие движения, работающие автоматически. Это может показаться совершенно абсурдным даже ученику настоящего времени, однако такое возвратно-поступательное движение как механическая проблема отнюдь не так просто, как может показаться на первый взгляд.

Стол строгального станка, например, движется с равномерной скоростью в каждую сторону и своим собственным движением переключает или реверсирует движущую силу на каждом конце хода. Предполагая, что не было никаких примеров для изучения, ученик нашел бы много более легких проблем для объяснения, чем то, как строгальный станок может переключать свои собственные ремни. Если стол или плита отключает силу, которая его движет, стол останавливается; если инерция несет его достаточно далеко, чтобы зацепить или соединить другой механизм для привода стола в противоположном направлении, в момент, когда такой механизм входит в зацепление, стол должен остановиться, и никакое движение не может произойти для полного включения муфт или переключения ремней. Это любопытная проблема, к которой мы вернемся снова.

Возвратно-поступательные инструменты делятся на те, в которых режущее движение придается инструментам, как в долбежных и поперечно-строгальных станках, и станки, в которых режущее движение придается материалу, который нужно строгать, как в обычном строгальном станке. Очень странно, что в общей практике мы обнаруживаем, что станки как для самых тяжелых, так и для самых легких классов работ, таких как поперечное строгание и торцевание, работают по первому принципу, в то время как детали среднего размера обычно строгаются путем перемещения их в контакте с неподвижными инструментами.

Эта проблема, перемещать ли материал или перемещать инструменты при строгании, является старой; как мнение, так и практика в некоторой степени различаются, однако практика быстро устанавливается в постоянные правила.

Судя по теоретическим основаниям и оставляя в стороне механические условия работы, сразу было бы признано, что правильным планом было бы перемещать самое легкое тело; то есть, если инструменты и их крепления были тяжелее, чем материал, на который нужно воздействовать, тогда материал должен перемещаться для режущего действия, и наоборот. Но на практике существуют другие условия, которые следует учитывать, более важные, чем вопрос относительного веса возвратно-поступательных частей; и необходимо помнить, что при решении любой проблемы, относящейся к действию станка, условия работы должны рассматриваться в первую очередь и иметь приоритет над проблемами нагрузки, расположения или даже общих принципов конструкции; то есть условия работы должны формировать базу, из которой должны быть выведены пропорции, расположения и так далее. Стандартный строгальный станок, такой как используется для большинства видов работ, устроен с движущимся столом или кареткой, на которой материал закрепляется и перемещается под режущими инструментами. Единообразие расположения и конструкции станков такого рода во всех странах, где бы они ни производились, должно привести к выводу, что существуют существенные причины для использования движущихся столов вместо придания режущего движения инструментам.

Строгальный станок с движущимся столом занимает почти вдвое больше места на полу и требует станины по крайней мере на одну треть длиннее, чем если бы стол был неподвижным, а инструменты выполняли режущее движение. Вес, который должен перемещаться, включая каретку, почти во всех случаях будет превышать то, что было бы при движении инструмента; так что должны существовать очень веские причины в пользу движущегося стола, которые я теперь попытаюсь объяснить или, по крайней мере, указать на некоторые из наиболее заметных причин, которые привели к обычному расположению строгальных станков.

Нагрузки, вызванные действием резания в строгальных или других станках, падают внутрь и воспринимаются станиной; даже когда инструменты поддерживаются одной станиной, а материал другой, такие станины должны быть соединены с помощью фундаментов, которые в таких случаях становятся составной частью станины.

Прямое действие и противодействие равны; если сила приложена в любом направлении, должна существовать равная сила, действующая в противоположном направлении; станок должен поглощать свои собственные нагрузки.

Имея это в виду и обращаясь к обычному строгальному станку, с которым читатель, как предполагается, знаком, фокусная точка нагрузки резания находится на кромке инструментов и излучается из этой точки, как из центра, к различным частям станины станка и через соединения, фиксированные и подвижные, между инструментами и станиной; чтобы проследить обратно от этой точки резания через механизм к самой станине; сначала начиная с инструмента и его опор и переходя к основной станине; затем начиная с материала, который нужно строгать, и следуя обратно в другом направлении, пока мы не достигнем точки, где нагрузки поглощаются основной станиной, исследуя соединения, которые вмешиваются в обоих случаях, появятся некоторые причины для движущихся кареток.

Начиная с инструмента, есть, во-первых, зажимное соединение между инструментом и поворотным блоком; во-вторых, подвижное шарнирное соединение между блоком и башмаком; в-третьих, зажимное соединение между башмаком и передним суппортом; в-четвертых, подвижное соединение, где передний суппорт прикреплен клиньями к поворотной или квадрантной плите; в-пятых, зажимное соединение между квадрантной плитой и основным суппортом; в-шестых, подвижное соединение между основным суппортом и поперечиной; в-седьмых, зажимное соединение между поперечиной и стойками; и восьмых, болтовые соединения между стойками и основной станиной; составляя в общей сложности восемь различных соединений между инструментом и самой станиной, три подвижных, четыре зажимных и одно болтовое соединение.

Начиная снова с точки резания и идя в другую сторону от инструмента к станине, есть, во-первых, зажимное и закрепленное соединение между материалом и столом, затем, подвижное соединение между столом и станиной; это все; одно соединение, которое является прочным вне всякой возможности движения, и подвижное соединение, которое удерживается не регулируемыми клиньями, а силой тяжести; сила, которая действует одинаково во все времена и является самым надежным средством поддержания устойчивого контакта между движущимися частями.

Рассматривая эти механические условия, мы можем сразу увидеть достаточные причины для движения стола строгальных станков; и что было бы нежелательно, если не невозможно, добавить перемещающее или режущее действие инструментам, уже поддерживаемым через посредство восьми соединений. Для перемещения при резании потребовалось бы подвижное клиновое соединение вместо болтового, между стойками и основной станиной, что привело бы к осложнению соединений и движений, совершенно непрактичному.

Это, однако, не единственные причины, которые привели к движущемуся столу для строгальных станков, хотя они и являются наиболее важными.

Если бы режущее движение выполнялось опорами инструментов, то неизбежно следовало бы, что чем больше деталь, которую нужно строгать, и чем больше расстояние от стола до точки резания, тем дальше инструмент должен быть от своих опор; обращение условий, требуемых; потому что чем тяжелее работа, тем больше будет нагрузка резания, и опоры инструментов менее способны противостоять нагрузкам, которым нужно сопротивляться.

Можно предположить, что те же условия применимы к стойкам обычного строгального станка, но случай иной; вертикальная станина легко делается достаточно прочной за счет увеличения ее глубины; но нагрузка на подвижные соединения зависит от расстояния от них, на котором приложена сила, или, используя техническую фразу, от величины вылета. С движущимся столом чем больше и тяжелее деталь, которую нужно строгать, тем прочнее стол прижимается вниз; и поскольку поперечное сечение деталей обычно увеличивается с их глубиной, результат заключается в том, что строгальный станок, правильно сконструированный, будет работать почти так же хорошо на толстых, как и на тонких деталях.

Подъемная нагрузка на переднем конце стола, конечно, увеличивается по мере высоты, на которой производится резание над его верхом, но это на практике не оказалось трудностью какого-либо значения и даже не потребовало дополнительной длины или веса столов сверх того, что требуется для приема деталей, которые нужно строгать, и для сопротивления изгибу при закреплении тяжелой работы. Реверсивное движение столов строгальных станков, о котором уже упоминалось, является одной из самых сложных проблем в движении станков.

Столы, как правило, возвращаются назад с удвоенной скоростью по сравнению с прямым или режущим движением, и поскольку движение равномерно на протяжении каждого хода, его требуется останавливать на крайних точках путем встречи с некоторым упругим или податливым сопротивлением, которое, чтобы использовать паровой термин, «амортизирует» или поглощает инерцию и начинает движение стола назад для обратного хода.

Эта цель достигается в строгальных станках трением ремней, которые не только амортизируют стол, как пружина, но при переключении противодействуют постепенно возрастающему сопротивлению, пока инерция не будет преодолена и движение не будет реверсировано. Умножая движение стола с помощью рычагов или другого механизма, и по причине движения, которое достигается инерцией после того, как движущая сила перестает действовать, оказывается практичным иметь стол, который «переключает свои собственные ремни», результат, который никогда не был бы достигнут теоретическими выводами, и был, несомненно, обнаружен экспериментом, как говорят, было обнаружено автоматическое движение паровых клапанов.

Не предполагается утверждать, что это движение реверсирования стола не может, как любое другое механическое движение, быть решено математически, но что механические условия настолько неясны, а изобретение сделано в такое время, которое оправдывает предположение о случайном открытии.

В приводном механизме строгальных станков условиями, которые благоприятствуют реверсивному движению, являются высокая скорость и узкие приводные ремни. Время, в которое ремни могут быть переключены, зависит от их скорости и ширины; чтобы быть переключенным, ремень должен быть отклонен или согнут ребром, и по этой причине закручиваться спирально, чтобы перейти с одного шкива на другой. Чтобы согнуть или отклонить ремень ребром, потребуется сила пропорционально его ширине, а время перехода с одного шкива на другой зависит от количества оборотов, совершаемых шкивами.

Строгальные станки наиболее улучшенной конструкции приводятся в действие двумя ремнями вместо одного, и было принято много механических ухищрений для перемещения ремней дифференциально, так чтобы оба не находились на ведущем шкиве в одно и то же время, а перемещались один перед другим в чередующемся порядке. Это легко достигается простым расположением двух ремней с расстоянием между ними, равным полутора или одной и трем четвертям ширины ведущего шкива. Эффект такой же, как тот, который достигается дифференциальным переключающим механизмом, с преимуществом разрешения регулировки относительного движения ремней.

Другой принцип в строгальных станках, который заслуживает внимания, — это способ привода кареток или столов; это обычно выполняется с помощью цилиндрических зубчатых колес и рейки. Реечное движение достаточно плавное и достаточно эффективное, насколько это касается механического соединения между приводным механизмом и столом, но существует трудность, встречающаяся из-за кручения и упругости поперечных валов и ряда понижающих передач. Во всех других станках для резания металла было изученной целью иметь опоры как для инструментов, так и для материала как можно более жесткими; но в обычном типе строгальных станков, таких как те, что имеют реечное движение, существует противоречие этому принципу, поскольку ряд колес и несколько поперечных валов составляют очень эффективную пружину между движущей силой и точкой резания, вопрос, который легко доказывается строганием поперек зубьев рейки или ниток винта на станке, устроенном с цилиндрическими колесами и обычной понижающей передачей. Это правда, что инерция стола вклинивается и в некоторой мере преодолевает эту упругость, но ни в какой степени, которая составляет средство правовой защиты.

Строгальный станок, изобретенный г-ном Бодмером в 1841 году и с тех пор улучшенный г-ном Уильямом Селлерсом из Филадельфии, свободен от этого упругого действия стола, который перемещается тангенциальным колесом или винтовой шестерней. В станке Бодмера вал, несущий шестерню, был параллелен столу, но в станке Селлерса он установлен на валу с осью, диагональной к линии движения стола, так что зубья или нитки шестерни действуют частично винтовым движением, а частично прогрессивным движением вперед, как зубья колес. Рейка на столе станка г-на Селлерса устроена с зубьями под правильным углом, чтобы сбалансировать трение, возникающее от трущегося действия шестерни, который угол был продемонстрирован как правильный при 5°, обычном коэффициенте трения; поскольку вал шестерни прочно поддерживается с каждой стороны шестерни, и упор силы резания падает в основном на линию вала шестерни, существует мало, если вообще есть, упругости, так что движение положительное и плавное.

Передача этих станков упоминается здесь главным образом с целью привлечения внимания к тому, что составляет новое и единственное в своем роде механическое движение, то, которое предоставит наиболее интересный предмет изучения и заслуживает более широкого применения при производстве медленного возвратно-поступательного движения.

(1.) Может ли движущая сила быть использована непосредственно для переключения ремней строгального станка? — (2.) Почему строгальные станки обычно конструируются с движущейся кареткой вместо движущихся инструментов? — (3.) Какое возражение существует против использования ряда цилиндрических зубчатых колес для привода каретки строгального станка? — (4.) Что достигается путем дифференциального переключения ремней строгального станка? — (5.) Что производит визг ремней, столь обычный для строгальных станков? — (6.) Какие условия благоприятствуют переключению ремней строгального станка?

ГЛАВА XXXII. ДОЛБЕЖНЫЕ СТАНКИ.

Долбежные станки с вертикальным режущим движением отличаются от строгальных станков в нескольких отношениях, на которые можно обратить внимание. При долблении инструменты в большинстве случаев удерживаются жестко и не качаются на шарнире, как в строгальных станках. Инструменты удерживаются жестко по двум причинам: потому что сила тяжести не может быть использована для удержания их в положении при начале, и потому что упор или нагрузка резания падает параллельно, а не поперечно к инструментам, как при строгании. Другое различие между долблением и строганием заключается в том, что режущее движение выполняется инструментами, а не движением материала. Нагрузки резания также различны, падая под прямым углом к поверхности стола, в том же направлении, что и сила тяжести, а не параллельно поверхности стола, как в строгальных и поперечно-строгальных станках.

Механизм подачи в долбежных станках, из-за того, что инструменты удерживаются жестко, должен работать иначе, чем в строгальных станках. Поперечная подача строгального станка может действовать во время обратного хода, но в долбежных станках движение подачи должно происходить в конце хода вверх, или после того, как инструменты освободятся от материала; поэтому часть хода, которая совершается во время действия подачи, теряется; и из-за этого механизм для управления подачей обычно имеет быстрое резкое действие, чтобы сэкономить бесполезное движение резцедержателя.

Отношение между подающим и режущим движением возвратно-поступательных станков обычно не рассматривается и представляет собой интересную проблему для исследования.

(1.) Назовите некоторые из различий между строгальными и долбежными станками. — (2.) Почему движение подачи долбежного станка должно действовать резко? — (3.) К какому классу работ особенно адаптированы долбежные станки?

ГЛАВА XXXIII. ПОПЕРЕЧНО-СТРОГАЛЬНЫЕ СТАНКИ.

Поперечно-строгальные станки как станки занимают среднее место между строгальными и долбежными станками; их движения больше соответствуют движениям долбежных станков, в то время как работа инструментов такая же, как при строгании. Некоторые из преимуществ поперечно-строгальных станков перед строгальными для определенных видов работ заключаются в больших удобствах, предоставляемых для представления и удержания мелких деталей или деталей неправильной формы; опоры или столы имеют как вертикальные, так и горизонтальные грани, к которым могут быть прикреплены детали, и удобство механизма для регулировки и подачи инструментов.

Поперечно-строгальные станки обычно снабжены регулируемыми тисками, приспособлениями для строгания круговых форм и другими деталями, которые не могут быть так удобно использованы со строгальными станками. Другой особенностью поперечно-строгальных станков является положительный диапазон режущего хода, создаваемый кривошипным движением, что позволяет останавливать инструменты с точностью в любой точке; это допускает строгание пазов, шпоночных канавок и такой работы, которая не может быть хорошо выполнена на обычных строгальных станках.

Поперечно-строгальные станки делятся на два класса: одна модификация с поперечной подачей инструментов и резцедержателя, технически называемая «станками с перемещающейся головкой», другой класс с движением подачи стола, который поддерживает работу, называемый станками с подачей стола. Первая модификация адаптирована для длинных деталей, которые нужно строгать поперечно, таких как зубчатые рейки, шатуны и аналогичная работа; второй класс для более коротких деталей, где требуется много ручной регулировки.

Интересным исследованием в связи с современными поперечно-строгальными станками является принцип различных устройств, называемых «быстрым возвратом». Такие устройства состоят из различных модификаций прорезных рычагов и того, что известно как быстрое возвратное движение Витворта.

Сложность предмета делает его трудным для рассмотрения, кроме как с помощью диаграмм, и поскольку такой механизм можно осмотреть почти в любом слесарном цехе, внимание привлекается к предмету как к одному из лучших, который можно выбрать для демонстрации с помощью диаграмм. Проблемы этих движений с переменной скоростью не только представляют большой интерес, но имеют практическое значение, не найденное во многих более известных проблемах, которые бесполезно отнимают время и не имеют применения практическим способом.

Замечания, данные в предыдущем месте, относящиеся к инструментам для точения, применимы и к инструментам для строгания, за исключением того, что при строгании требуются большая жесткость и прочность инструментов.

(1.) Почему поперечно-строгальные станки лучше адаптированы, чем строгальные станки, для строгания пазов, шпоночных канавок и так далее? — (2.) Какие цели достигаются быстрым возвратным движением резцедержателя поперечно-строгальных станков?

ГЛАВА XXXIV. РАСТАЧИВАНИЕ И СВЕРЛЕНИЕ.

Растачивание, в отличие от сверления, состоит в растачивании кольцевых отверстий до точных размеров, в то время как термин «сверление» применяется к перфорированию или проделыванию отверстий в твердом материале. При растачивании инструменты направляются осевой опорой, независимой от опоры их кромок на материал, в то время как при сверлении режущие кромки направляются и поддерживаются главным образом от их контакта и опоры на просверливаемый материал.

Благодаря этой разнице в способе направления и поддержки режущих кромок и преимуществам осевой опоры для инструментов при растачивании, это становится операцией, при которой достижимы наиболее точные размеры, в то время как сверление является сравнительно несовершенной операцией; однако обычные условия слесарной обработки таковы, что почти все мелкие отверстия могут быть просверлены с достаточной точностью.

Растачивание можно назвать внутренним точением, отличающимся от внешнего точения тем, что инструменты выполняют режущее движение, и тем, что рез производится на вогнутых, а не на выпуклых поверхностях; в остальном существует тесная аналогия между операциями точения и растачивания. Растачивание в некоторой степени выполняется на токарных станках, либо с помощью борштанг, либо тем, что называется патронным растачиванием, в последнем материал вращается, а инструменты неподвижны.

Растачивание можно разделить на три операции следующим образом: патронное растачивание на токарных станках; растачивание борштангой, когда борштанга вращается на точках или центрах и поддерживается только на концах; и растачивание борштангой, когда штанга поддерживается в неподвижных подшипниках и подается через них. Принципы различны в этих операциях, каждая из которых применима к определенным видам работ. Рабочий, который может различить эти планы растачивания и всегда может определить из характера определенной работы, какой из них лучше принять, приобрел значительные знания слесарных операций.

Патронное растачивание используется в трех случаях: для отверстий небольшой глубины, конических отверстий и отверстий с резьбой. Поскольку детали при растачивании на токарном станке имеют вылет, нет достаточной жесткости ни шпинделя токарного станка, ни инструментов, чтобы допустить глубокое растачивание. Инструменты, направляемые по прямой линии и способные действовать под любым углом к оси вращения, обеспечивают полные возможности для изготовления конических отверстий; и поскольку инструменты неподвижны и могут быть мгновенно отрегулированы, те же условия подходят для нарезания внутренней резьбы; операция, соответствующая нарезанию внешней резьбы, за исключением того, что поперечные движения суппорта инструмента реверсированы.

Второй способ растачивания с помощью оправки, установленной на центрах, позволяет достичь наибольшей точности; это подобно растачиванию в патроне на токарном станке, и для этого не было придумано машины лучше, чем токарный станок, по крайней мере для небольших видов работ. Вопрос заключается в том, не будет ли выигрыша в обычной слесарной обработке, если выполнять все растачивание таким образом, когда жесткости расточных оправок достаточно без вспомогательных опор и когда оправки могут проходить сквозь деталь. Станки, приспособленные для такого рода растачивания, могут использоваться для токарной или расточной обработки по мере необходимости.

Когда инструмент направляется вращением на центрах, движение является идеальным, а прямолинейность или параллельность отверстий, расточенных таким образом, зависит только от точности движения суппорта. Этот способ растачивания применяется для небольших паровых цилиндров, цилиндрических седел клапанов и в тех случаях, когда точность имеет существенное значение.

Третий способ растачивания с помощью оправок, опирающихся на подшипники, практикуется более широко и имеет самый большой диапазон адаптации. Особенностью этого способа растачивания является то, что форма расточной оправки или любое несовершенство ее подшипников передается детали; недостаточная прямолинейность оправки приводит к получению конических отверстий. Это, конечно, относится к случаям, когда оправка подается через неподвижные подшипники, расположенные на одном или обоих концах растачиваемого отверстия. Если расточная оправка изогнута или неточна между своими подшипниками, диаметр отверстия, определяемый крайним вылетом резцов, будет неточным в той же степени, поскольку по мере того, как резцы перемещаются вдоль и приближаются к подшипникам, оправка вращается точнее, образуя коническое отверстие, сужающееся к опорам или подшипникам. То же правило в некоторой степени применимо и к растачиванию в патроне, где форма шпинделя токарного станка передается растачиваемым отверстиям; но предполагается, что шпиндели токарных станков вполне совершенны по сравнению с расточными оправками.

Преобладающий обычай отливать станины станков целиком или из как можно меньшего количества частей приводит к большому объему растачивания оправками, большую часть которого можно выполнить достаточно точно с помощью расточных оправок, поддерживаемых подшипниками и подаваемых через них. Устанавливая временные подшипники для поддержки расточных оправок и импровизируя средства привода и подачи, большую часть расточных работ на станинах станков можно выполнять на полу или на фундаментных плитах, независимо от расточных станков и токарных станков. Существует лишь несколько случаев, когда важность изучения принципов работы инструмента демонстрируется более ясно, чем в этом вопросе растачивания; даже длительный практический опыт редко приводит к глубокому пониманию различных проблем, которые оно влечет за собой.

Сверление отличается по принципу от почти любой другой операции резания металла. Инструменты, вместо того чтобы удерживаться и направляться направляющими или шпинделями, поддерживаются главным образом за счет опоры режущих кромок о материал.

Обычное сверло с угловой заточкой способно выдерживать большую нагрузку на свои кромки и более грубое обращение, чем любой другой режущий инструмент, используемый в слесарной обработке. Жесткая опора, которую получают кромки, и тенденция прижимать их к центру, вместо того чтобы отрывать их, как в случае с другими инструментами, позволяют использовать сверла, когда они имеют несовершенную форму, неправильно закалены и даже когда режущие кромки имеют неодинаковую длину.

Большинство трудностей, которые ранее относились к сверлению, теперь устранены благодаря сверлам заводского изготовления, которые производятся и продаются как товар. Такие сверла не требуют правки и закалки или подгонки по размеру после того, как они находятся в эксплуатации, делают точные отверстия, более жесткие, чем обычные сверла с цельным хвостовиком, и могут сверлить на значительную глубину без засорения.

Сверлильный станок, адаптированный к обычным требованиям слесарно-механической мастерской, по существу состоит из шпинделя, приспособленного для привода на различных скоростях, с механизмом для подачи сверл; прочного стола, установленного под прямым углом к шпинделю и снабженного вертикальной регулировкой к шпинделю или от него, а также комбинированной регулировкой в горизонтальной плоскости. Простота механизма, необходимого для работы сверлильных инструментов, такова, что она позволила создать различные модификации, такие как колонные сверлильные станки, радиально-сверлильные станки, подвесные сверлильные станки, горизонтально-сверлильные станки, кронштейновые сверлильные станки, многошпиндельные сверлильные станки и другие.

Сверление, больше, чем любая другая операция резания металла, требует чувства осязания и дальше всего отстоит от таких условий, которые допускают механическую подачу. Скорость, с которой сверло может резать без нагрева или поломки, зависит от того, как оно заточено, и от характера сверлимого материала; рабочие условия могут измениться в любой момент по мере продвижения сверления, поэтому ручная подача является наиболее подходящей. Сверлильные станки, оснащенные механической подачей для растачивания, должны иметь какое-либо средство постоянного отключения механизма подачи, чтобы предотвратить его использование при обычном сверлении.

Я прекрасно осознаю, насколько это мнение расходится с практикой, особенно в Англии; однако тщательное наблюдение в мастерской докажет, что механическая подача при обычном сверлении не дает экономии времени или затрат.

(1.) В чем разница между растачиванием и сверлением? — (2.) Почему сверла выдерживают более суровое использование, чем другие инструменты? — (3.) Почему ручная подача лучше всего подходит для сверл? — (4.) В чем разница между растачиванием с помощью оправки, поддерживаемой на центрах, и оправки, подаваемой через подшипники скольжения?

ГЛАВА XXXV. ФРЕЗЕРОВАНИЕ.

Фрезерование относится к резке металла зубчатыми вращающимися фрезами и во многих отношениях отличается как от строгания, так и от токарной обработки. Движение режущих кромок может быть более быстрым, чем у инструментов, которые действуют непрерывно, поскольку кромки охлаждаются в интервалах между каждым резом; то есть, если фрезерный инструмент имеет двадцать зубьев, любой отдельный зуб или кромка действует только от пятнадцатой до двадцатой части времени; и поскольку расстояние резания или время резания редко бывает достаточно долгим, чтобы вызвать сильный нагрев, скорость таких инструментов может быть в полтора раза выше, чем для токарных, сверлильных или строгальных инструментов. Еще одно различие между фрезерованием и другими инструментами заключается в совершенном и жестком способе поддержки режущих кромок; они короткие и тупые, к тому же обычно устанавливаются на коротких жестких оправках. Результат такой жесткой поддержки инструментов виден в длине режущих кромок, которые могут быть использованы, иногда достигая четырех дюймов или более в длину. Правда, количество материала, срезаемого при фрезеровании, намного меньше, чем указывает движение кромки по сравнению с токарной или строгальной обработкой; тем не менее, производительность фрезерного станка по съему металла превышает производительность токарного или строгального станка. Теоретически производительность резания или съема металла любого станка для резки металла или дерева равна длине кромок, умноженной на скорость их режущего движения; правило, которое очень равномерно применяется при резке дерева, а также при резке металла в определенных пределах; но напряжения, возникающие при резке металла, настолько велики, что они могут превысить все средства сопротивления им как в обрабатываемом материале, так и в средствах поддержки инструментов, поэтому длина режущих кромок ограничена. При обточке валков из отбеленного чугуна в Питтсбурге используются инструменты шириной до шести дюймов, и производимый эффект соответствует длине кромки; но глубина резания невелика, и операция возможна только благодаря чрезвычайной жесткости обтачиваемых деталей и тому, что инструменты поддерживаются без подвижных соединений, как в обычных токарных станках.

При определенных условиях заданное количество мягкого железа или стали может быть срезано с меньшими затратами и с большей точностью путем фрезерования, чем любым другим процессом.

Фрезерный инструмент с двадцатью кромками должен представлять такую же износостойкость, как и такое же количество отдельных инструментов, и можно сказать, что он равен двадцати дублирующим инструментам; следовательно, при нарезании пазов, выемок или подобных работ фрезерный инструмент эквивалентен большому количеству дублирующих одинарных инструментов, которые не могут быть изготовлены или установлены с такой же точностью; таким образом, фрезерование обеспечивает точность и дублирование, цели, которые во многих случаях важнее, чем скорость.

Поскольку фрезерование, как было объяснено, является более быстрым процессом, чем строгание или токарная обработка, кажется странным, что в машиностроительных мастерских используется так мало станков этого типа. Это указывает на некоторые трудности, с которыми приходится сталкиваться при фрезеровании, которые не совсем очевидны, потому что экономические причины давно привели бы к более широкому использованию процессов фрезерования, если бы результаты были такими же выгодными, как указывает скорость резания. Однако это не так, за исключением определенных видов материалов и только для определенных видов работ.

Преимущества, получаемые при фрезеровании, как было сказано, — это скорость, дублирование и точность; недостатки — стоимость подготовки инструментов и их недолговечность.

Цельная фреза должна быть точно обработанным изделием, изготовленным с большей точностью, чем можно ожидать от работы, которую она должна выполнять. Эта точность не может быть достигнута обычными процессами, поскольку такие инструменты при закалке могут деформироваться и часто ломаются. После закалки они должны быть доведены процессами шлифования, если предназначены для какой-либо точной работы; на самом деле, никакие инструменты, кроме измерительных приборов, не требуют больших затрат на подготовку, и ни одни из них не подвержены таким авариям при использовании.

Такие инструменты состоят из комбинации режущих кромок, каждая из которых, можно сказать, зависит от каждой другой; потому что если одна сломается, следующая по порядку будет вынуждена выполнять двойную работу и вскоре последует за ней — опровержение старой пословицы, что «в единстве сила», если под силой подразумевается выносливость.

При строгании и токарной обработке инструменты не требуют точной формы; они могут быть грубо изготовлены, за исключением кромки, и даже она в большинстве случаев формируется на глаз. Такие инструменты содержатся с незначительными затратами, и разрушение кромки не имеет никакого значения. Форма, закалка и прочность могут постоянно адаптироваться к изменяющимся условиям работы и твердости материала. Линия раздела между строганием и фрезерованием определяется двумя обстоятельствами — твердостью и однородностью материала, который нужно резать, и важностью дублирования. Латунь, чистое железо, мягкая сталь или любой однородный металл, недостаточно твердый, чтобы вызвать риск для инструментов, могут фрезероваться с меньшими затратами, чем строгаться, при условии, что имеется достаточно работы однородного характера, чтобы оправдать расходы на фрезерные инструменты. Нарезание зубьев колес — пример того, где фрезерование выгодно, но не в той степени, как принято считать. В производстве стрелкового оружия, швейных машин, часов и особенно хронометров, где существует постоянное и точное дублирование деталей, фрезерование незаменимо. Такие производства в некоторых случаях основаны на фрезерных операциях, как будет указано в другой главе.

Фрезерные инструменты, достаточно большие, чтобы допускать использование съемных резцов, не так дороги в обслуживании, как цельные инструменты. Движение кромки иногда можно умножить таким образом, чтобы значительно превысить то, что выполнит один инструмент.

Фрезерные инструменты используются в Крю для черновой обработки пазов в кривошипных осях локомотивов. Ряд съемных инструментов устанавливается на прочном диске, так что от четырех до шести будут действовать одновременно; таким образом, объем съема металла превышает то, что может выполнить токарный станок при непрерывной работе с двумя инструментами. Ротационные строгальные станки, сконструированные по принципу фрезерования, были опробованы для плоских поверхностей, но с посредственным успехом, за исключением черновых работ.

В конструкции или работе фрезерных станков нет ничего, что не было бы сразу понятно ученику, который видит их в работе. Вся сложность процесса заключается в его применении или экономической ценности, и лишь очень немногие, даже среди самых квалифицированных, способны во всех случаях решить, когда фрезерование может быть использовано с выгодой. Теоретические выводы, в отрыве от практического опыта, заставят предположить, что фрезерование может применяться почти во всех видах работ, мнение, которое во многих случаях приводило к серьезным ошибкам.

(1.) Если фрезерные инструменты работают быстрее, чем строгальные или токарные, почему они используются не чаще? — (2.) Как можно вычислить эффект, производимый режущими инструментами в целом? — (3.) К какому классу работ особенно подходят фрезерные станки? — (4.) Почему процессы фрезерования дают более точные размеры, чем те, которые достижимы при токарной или строгальной обработке? — (5.) Почему можно сказать, что некоторые отрасли производства зависят от процессов фрезерования?

ГЛАВА XXXVI. НАРЕЗАНИЕ РЕЗЬБЫ.

Инструменты, используемые для нарезания резьбы, составляют отдельный класс среди приспособлений слесарной мастерской, и считается лучшим рассмотреть их отдельно.

Нарезание резьбы делится на два вида: один, когда заготовки или детали, на которых нужно нарезать резьбу, поддерживаются на центрах, а инструменты удерживаются и направляются независимо от их опоры на режущих кромках, называется нарезанием резцом; другой процесс — это когда заготовки не имеют осевой опоры и направляются только плашками или режущими инструментами, называется нарезанием плашками.

Первая из этих операций включает все процессы нарезания резьбы, выполняемые на токарных станках, будь то одним резцом, плашками, жестко закрепленными в суппортах, или фрезерованием.

Вторая включает то, что в Америке называется threading, а в Англии — screwing. Станки для этой цели по существу состоят из механизма для вращения либо заготовки, которую нужно нарезать, либо плашек, и устройств для удержания и подачи заготовок.

Нарезание резцом позволяет получать винты, точные относительно их оси, и является обычным процессом нарезания всех винтов, которые должны иметь ходовое движение при использовании, либо самого винта, либо гайки.

Нарезание плашками позволяет получать винты, которые могут быть неточными, но все же достаточно точными для большинства целей, таких как зажим и соединение частей механизмов или других работ.

Поскольку операции нарезания резцом являются токарными работами и не включают принципов, которые еще не были замечены, дальнейшее изложение будет касаться станков для нарезания плашками или болтонарезных станков, которые, какими бы простыми они ни казались неквалифицированным, тем не менее включают в себя множество тонкостей, которые не проявятся при поверхностном осмотре.

Станки для нарезания резьбы можно разделить на следующие модификации: (1) Станки с вращающимися плашками, установленными в так называемой головке; (2) Станки с неподвижными плашками, в которых движение передается стержню или заготовке, на которой нарезается резьба; (3) Станки с раздвижными плашками, которые открываются и освобождают винты по окончании работы без обратного хода; (4) Станки с цельными плашками, в которых винты должны быть извлечены путем изменения направления движения приводного механизма; всего четыре различных типа.

Если бы эти различные планы устройства станков для нарезания резьбы относились к разным видам работ, можно было бы предположить, что все они правильны, но, как правило, все они применяются к одному и тому же виду работ; следовательно, можно с уверенностью сделать вывод, что существует одно устройство, лучшее, чем остальные, или что один план правильный, а другие — нет. Этот вопрос может быть в некоторой степени решен путем прослеживания условий использования и применения.

Между вращательным движением плашек или вращательным движением заготовок можно отметить следующие моменты.

Если плашки неподвижны, зажимной механизм для удержания стержней должен вращаться вместе со шпинделем; такие станки должны быть остановлены во время закрепления стержней или заготовок. Зажимные кулачки обычно так же мало подходят для вращения на шпинделе, как и плашки, и, как правило, дают больше шансов для препятствий и аварий. Чтобы вращать стержни, если они длинные, они должны проходить через приводной шпиндель, потому что станки не могут быть сделаны достаточной длины, чтобы принять длинные стержни. В станках этого класса плашки должны открываться и закрываться вручную, а не приводной силой, которая может быть использована для этой цели, когда плашки установлены во вращающейся головке.

При вращающихся плашках заготовки могут быть зажаты, когда станок находится в движении, и поскольку заготовка не вращается, она может, если она длинная, поддерживаться любым временным способом. Плашки также могут открываться и закрываться приводной силой, и остановка станка не требуется; так что несколько преимуществ значительной важности могут быть получены путем установки плашек во вращающейся головке, план, который был принят в последние годы производителями станков как в Англии, так и в Америке.

Что касается разницы между раздвижными и цельными плашками, она заключается главным образом во времени, необходимом для обратного хода, и повреждении плашек, которое вызывает эта операция. Равномерность размера в определенных пределах обеспечивается цельными плашками, но они более подвержены расстройству и их труднее ремонтировать, чем раздвижные или независимые плашки.

Еще одно различие между цельными и раздвижными плашками, которое можно отметить, заключается в прочности, с которой удерживаются режущие кромки. У цельной плашки кромки или зубья, будучи объединенными в одну цельную деталь, прочно удерживаются в фиксированном положении; в то время как у раздвижных плашек их положение должно поддерживаться механическими устройствами, которые подвержены деформации под давлением, возникающим при резке. Результат заключается в том, что точность, с которой будет работать резьбонарезной станок с подвижными плашками, зависит от прочности «упора» за плашками, который должен быть твердой неподатливой поверхностью с как можно большей площадью.

В связи с резьбонарезными плашками существует множество проблем, таких как зазор за режущей кромкой; является ли нечетное или четное количество кромок лучшим; сколько ниток требуют снятия фаски в начальной точке; и многие другие вопросы, о которых нет определенных правил. Разнообразие мнений, с которыми придется столкнуться по этим пунктам, а также в отношении метчиков, формы резьбы и так далее, убедит ученика в тонкостях этого, казалось бы, простого дела нарезания резьбы.

(1.) Опишите различные модификации станков для нарезания резьбы. — (2.) Что дает вращение плашек вместо стержня? — (3.) Что дают раздвижные плашки? — (4.) В чем разница между винтами, нарезанными резцом, и винтами, нарезанными на резьбонарезном станке?

ГЛАВА XXXVII. СТАНДАРТНЫЕ МЕРЫ.

Машины состоят из частей, соединенных вместе жесткими и подвижными соединениями; жесткие соединения необходимы из-за стоимости, а в большинстве случаев и невозможности изготовления станин и других неподвижных деталей как единого целого.

Все движущиеся части, конечно, должны быть независимы от неподвижных частей, при этом отношение между ними поддерживается тем, что было названо ходовыми соединениями.

Очевидно, что когда части машины соединены вместе, каждая деталь, имеющая контакт более чем с одной стороны, должна иметь специфические размеры; далее очевидно, что многие соединения в машине, которые должны соответствовать требованиям конструкции, должны быть без зазора, то есть они представляют собой непрерывные сечения того, что должно быть твердым материалом, если бы было возможно сконструировать части таким образом. Это также требует специфических размеров.

При организации деталей машин невозможно иметь специальный стандарт размеров для каждого случая или даже для каждой мастерской; поэтому используемые размеры делаются соответствующими некоторому общему стандарту, который по обычаю становится известным и привычным для рабочих и для страны, или, как мы можем теперь сказать, для всех стран.

Стандарт линейных мер, однако, не может быть перенесен из одной страны в другую или даже из одной мастерской в другую без риска вариации; и поэтому необходимо, чтобы такой стандарт был основан на чем-то в природе, на что можно было бы сослаться в случаях сомнения.

В прошлые века предпринимались различные попытки найти некоторую константу в природе, на которой можно было бы основывать меры. Некоторые из этих попыток были смехотворны, и все они были неудачными, пока колебания маятника не связали длину и пространство со временем. Проблема тогда стала более легкой. Смена времен года и движение небесных тел установили меры времени, так что дни, часы и минуты стали константами, доказанными и поддерживаемыми непреложными законами природы.

Маятник, колеблющийся в равномерном времени независимо от расстояния, но всегда в зависимости от своей длины, если он устроен так, чтобы совершать одно колебание за заданное время, давал постоянную меру длины. Таким образом, линейная мера происходит от времени; кубические или объемные меры — от линейной меры, а стандарты веса — из того же источника; потому что, когда определенное количество вещества любого вида могло быть определено линейным измерением, и это количество было взвешено, был бы достигнут стандарт веса, при условии, что существует какое-то вещество, достаточно однородное, на которое можно было бы сослаться в разных странах. Таким веществом является морская или чистая вода; взвешенная в вакууме или при воздухе предполагаемой плотности, вода дает результат, достаточно постоянный для стандарта веса.

Странная мысль, что при всем порядке, системе и регулярности, существующих в природе, нет ничего, кроме движений небесных тел, достаточно постоянного, чтобы сформировать базу для калибровочных испытаний. Французский стандарт, основанный на вычисленной длине меридиана, может быть прослежен до этого источника.

Ничто одушевленное или неодушевленное в природе не является однородным; растения, деревья, животные — все разные; даже воздух, которым мы дышим, и температура вокруг нас постоянно меняются; только одна вещь постоянна, это время, и к нему мы должны идти за всеми нашими стандартами.

Я не знаю, было ли выведение наших стандартных мер в историческом плане таким, как указывают вышеприведенные замечания, и не является целью здесь следовать такой истории. Читатель, чье внимание направлено на этот предмет, не найдет труда проследить этот вопрос из других источников. Настоящая цель состоит в том, чтобы показать, какой удивительный ряд связей можно проследить от такого простого инструмента, как измерительный калибр, и насколько абстрактны, на самом деле, многие, казалось бы, простые вещи, часто рассматриваемые как не стоящие мысли за пределами их практического применения.

(1.) Почему станины машин конструируются секциями, а не как единое целое? — (2.) Почему части, имеющие контакт на противоположных сторонах, должны иметь специфические размеры? — (3.) На чем основываются стандарты мер в Англии, Америке и Франции? — (4.) Как можно измерить вес с помощью времени? — (5.) Оказался ли французский метр стандартом, допускающим контрольную ссылку?

ГЛАВА XXXVIII. ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ИНСТРУМЕНТЫ.

Среди улучшений в слесарной обработке, которые в последние годы вошли в общее употребление, является использование стандартных калибров, с помощью которых поддерживаются единообразные размеры и, в определенных пределах, становится возможным взаимозаменяемость частей машин.

Стандартные измерительные инструменты были введены около 1840 года знаменитым швейцарским инженером Джоном Г. Бодмером, человеком, который по многим причинам заслуживает того, чтобы считаться основателем станкостроения. Он не только использовал калибры на своих заводах для обеспечения дублирующих размеров, но также изобрел и внедрил в использование многие другие реформы в производственных процессах; среди них можно упомянуть десятичное или метрическое деление мер, систему деталировочных чертежей, классифицированных по символам, способ расчета колес по диаметральному шагу, а также многие другие вещи, которые характеризуют лучшую современную практику.

Важность стандартных размеров и эффект, который система калибровки может иметь при конструировании машин, будут вопросом, который ученику будет трудно понять. Взаимозаменяемость частей, которая является непосредственной целью использования калибров, достаточно ясна, и некоторые преимущества сразу очевидны, однако конечные эффекты такой системы простираются гораздо дальше, чем можно было бы предположить вначале.

Разделение труда, та система, на которой, можно сказать, основаны наши великие промышленные интересы, в слесарной обработке продвигается в удивительной степени использованием измерительных инструментов. Если можно поддерживать стандартные размеры, легко увидеть, что части машины могут быть изготовлены разными рабочими или в разных мастерских, и эти части при сборке все подходят друг к другу без того утомительного и ненадежного плана подгонки, который когда-то практиковался повсеместно. Существуют, правда, определенные виды подгонки, которые не могут быть хорошо выполнены с помощью калибров; движущиеся плоские поверхности, такие как подшипники направляющих токарных станков или грани клапанов паровых двигателей, быстрее и лучше подгоняются путем взаимной притирки и соскабливания точек контакта; но даже в таких случаях характер работы будет улучшен, если одна или обе поверхности были предварительно выровнены с помощью калибров или поверочных плит.

При цилиндрической подгонке, которая, как было указано ранее, составляет большую часть слесарной обработки, калибры особенно важны, потому что пробная подгонка в большинстве случаев невозможна.

Плоские или плоскостные соединения почти всегда допускают регулировку между подогнанными поверхностями; то есть материал, соскобленный или сошлифованный при подгонке, может быть компенсирован путем сближения деталей; но параллельные цилиндрические соединения нельзя даже попробовать вместе до завершения, следовательно, при их взаимной подгонке ничего нельзя срезать. Конические или конусные соединения, конечно, могут быть подогнаны пробным путем, и даже параллельные посадки иногда делаются путем пробы, но очевидно, что единственный материал, который можно срезать в таких случаях, — это то, что составляет разницу между посадкой, которая слишком плотная, и той, которая будет приемлемой на практике.

Что касается практических результатов, которые могут быть достигнуты с помощью системы калибровки, можно сказать, что они намного опережают то, что принято считать, особенно в Европе, где калибры были впервые использованы.

Процесс фрезерования, который был так широко принят в производстве оружия, часов, швейных машин и подобных работ в Америке, позволил, на принципах, объясненных в главе о фрезеровании, создать систему калибровки, которую трудно понять, не видя процессов в действии. И настолько важен эффект, обусловленный этой системой дублирования или калибровки, что несколько важных отраслей производства контролировались таким образом, когда другие элементы производства, такие как цена труда, аренда, проценты и так далее, были в значительной степени в пользу стран, где практикуется система подгонки.

Как было отмечено, система калибровки особенно адаптирована к процессам фрезерования или обеспечивается ими, и, конечно, должна иметь наибольший эффект в отраслях работы, направленных на производство единообразных изделий, таких как часы, хронометры, швейные машины, оружие, ручные инструменты и так далее. То есть прямой эффект на стоимость процессов будет более очевиден и легко понятен в таких отраслях производства; однако в общем машиностроении, где каждая машина более или менее модифицирована и сделана по специальным планам, коммерческая выгода, возникающая в результате использования калибров, значительна.

Что касается одного только ремонта, соображение о том, чтобы части механизмов были подогнаны под стандартные размеры, часто равно его полной стоимости.

Машины, подверженные разрушительному износу и эксплуатируемые на расстоянии от машиностроительных мастерских — локомотивные двигатели, например, — если они не сконструированы со стандартными размерами, могут из-за задержки, вызванной ремонтом, вызвать убытки и неудобства, равные их стоимости; если сломан подшипник колеса вала или даже подогнанный винтовой болт, должно быть выделено время на изготовление новых деталей; и чтобы подогнать их, вся машина или те ее детали, которые имеют связь со сломанными частями, должны быть доставлены в мастерскую, чтобы подогнать их путем пробы.

Система дублирования постепенно прокладывала себе путь в локомотивостроении и, несомненно, распространится на все железнодорожное оборудование, по мере того как константы для размеров будут доказаны и согласованы.

Система калибровки была немало задержана эгоистичным и ошибочным мнением, что машиностроительное предприятие может поддерживать свои собственные специфические стандарты; на самом деле, реликты этого духа все еще встречаются в старых машинах, где шаг резьбы был сделан дробными частями дюйма, так что инженеры, помимо первоначальных производителей, не могли хорошо выполнить ремонт или заменить сломанные детали.

Одним из эффектов использования калибров в слесарной обработке является внушение уверенности рабочим. Вместо того чтобы рассматривать подгонку как таинственный результат, скорее работу случая, чем замысла, люди, привыкшие к калибрам, начинают рассматривать точность как нечто достижимое и незаменимое. Ученик, после изучения набора хорошо подогнанных цилиндрических калибров, сформирует новое представление о том, что такое подгонка, и впоследствии будет иметь новый стандарт, зафиксированный в его уме.

Вариация размеров, которые ощутимы на ощупь в одну десятитысячную долю дюйма, дает пример того, насколько важны человеческие чувства даже после достижения максимальной точности, достижимой действием машины. Детали могут проходить под резцами фрезерного станка в условиях, которые, насколько позволяют механизмы, будут производить единообразные размеры, однако нет уверенности в результате, пока работа не будет проверена калибрами.

Глаз не способен обнаружить вариации в размере, даже путем сравнения, задолго до того, как мы достигнем необходимой точности в обычной подгонке. Даже путем сравнения с размеченными шкалами или измерения с помощью линеек разница между правильной и испорченной подгонкой неразличима на глаз.

Многие из наиболее точных измерений, однако, выполняются на глаз, например, с помощью штангенциркулей с нониусом, при этом вариация умножается сотни или тысячи раз механизмом, пока малейшие различия не станут легко заметны.

При умножении вариаций измерительного инструмента механизмом очевидно, что должны использоваться подвижные соединения; также очевидно, что ни одно жесткое соединение, будь то цилиндрическое или плоское, не могло бы быть подогнано настолько точно, чтобы передать такое незначительное движение, которое происходит при калибровке или измерении. Эта трудность в большинстве измерительных инструментов преодолевается путем использования принципа, о котором ранее не упоминалось, но который является общим для многих машин, — принципа упругой компенсации.

Пара пружинных кронциркулей проиллюстрирует этот принцип. Точки всегда устойчивы, потому что пружина, действующая постоянно в одном направлении, компенсирует свободный люфт, который может быть в винте. В ряду зубчатых колес всегда есть больший или меньший люфт между зубьями; и если колеса не вращаются всегда в одном направлении и не имеют постоянного сопротивления, оказываемого их движению, произойдет «мертвый ход» или неравномерное движение; но если есть некоторое постоянное и равномерное сопротивление, такое как пружина, ряд колес будет передавать малейшее движение повсюду.

Чрезвычайная точность, с которой подогнаны измерительные инструменты, на первый взгляд кажется ненужной, но следует помнить, что цилиндрическое соединение в обычной слесарной обработке требует точности, почти выходящей за пределы чувства осязания, и что любая ощутимая вариация в токарных калибрах достаточна, чтобы испортить подгонку.

Противоположностью поддержанию стандартных размеров являются вариации в размере из-за температуры. Эта трудность относится в равной степени к измерительным инструментам и к частям, которые должны быть проверены; однако в этом, как и почти в каждом явлении, связанном с материей, нам удалось превратить его в некоторую полезную цель. Железные полосы, такие как шины колес при нагревании, могут быть «насажены» в горячем состоянии, и может быть достигнута сжимающая сила и безопасность, которые были бы невозможны при принудительном соединении частей при одной и той же температуре. Однако горячая посадка была почти полностью заброшена для таких соединений, которые могут быть точно подогнаны.

(1.) Как измерительные инструменты могут повлиять на разделение труда? — (2.) Каким образом стандартные размеры влияют на стоимость машин? — (3.) Почему цилиндрические соединения нельзя подогнать путем пробы? — (4.) При каких обстоятельствах наиболее важно, чтобы части машин имели стандартные размеры? — (5.) Какое чувство наиболее острое при проверке точных размеров? — (6.) Как незначительные вариации в размерах могут быть сделаны заметными для зрения?

ГЛАВА XXXIX. ПРОЕКТИРОВАНИЕ МАШИН.

Вряд ли можно ожидать, что какая-либо часть настоящей работы, предназначенная главным образом для учеников инженеров, должна относиться к проектированию машин, однако нет причин, по которым этот предмет не должен быть в некоторой степени рассмотрен; он обязательно привлечет больше или меньше внимания со стороны учеников, и изучение проектирования машин, если оно правильно направлено, не может не принести пользы.

Пожалуй, нет никого, кто достиг успешного опыта в качестве инженера, кто не признал бы преимущества, полученные от ранних усилий по созданию оригинальных проектов, и нет никого, кто не признал бы, что если бы их первые усилия были более тщательно направлены, полученные преимущества были бы больше.

Чрезвычайно трудно для ученика инженера, без экспериментальных знаний, выбирать планы для своего собственного образования или определять лучший способ следования таким планам, когда они уже выбраны; и нет ничего, что потребляло бы так много времени или было бы более бесполезным, чем попытки создавать оригинальные проекты, если не следовать какому-либо систематическому методу.

Мало смысла в подготовке проектов, когда их аналоги уже могут существовать, поэтому при составлении оригинальных планов следует проводить тщательное исследование того, что уже было сделано в той же области. Это не только обескураживает, но и раздражает, после изучения проекта с большой тщательностью обнаружить, что он был предвосхищен, и что изученная схема была только воспроизведением. По этой причине попытки проектирования должны сначала ограничиваться знакомыми предметами, вместо того чтобы отваживаться на неисследованную почву.

Проектирование во многих отношениях — то же самое, что изобретательство, за исключением того, что оно имеет дело больше с механизмами, чем с принципами, хотя оно может и часто включает в себя и то, и другое. Как и изобретательство, проектирование всегда должно предприниматься для достижения некоторой определенной цели, поставленной в начале, и последовательно преследоваться на протяжении всего процесса.

Не всегда легко найти объект, на который могут быть направлены проекты; и хотя на первый взгляд может показаться, что любая машина или часть машины способна к улучшению, будет обнаружено, что нелегко обнаружить существующие недостатки или придумать планы для их устранения.

Новый проект должен основываться на одном из двух предположений — либо существующий механизм несовершенен в своей конструкции, либо ему не хватает функций, которые может обеспечить новый проект; и если бы те, кто тратит свое время на составление планов для новых машин, остановились, чтобы обдумать это с самого начала, это сэкономило бы немало времени, потраченного впустую на то, что можно назвать схематизацией без цели.

После определения конечных целей улучшения и изложения общих принципов, которым следует следовать при подготовке проекта, нет ничего, связанного с конструктивным машиностроением, что можно было бы более близко привести к общим правилам, чем расположение деталей. Я прекрасно осознаю, насколько это утверждение расходится с популярным мнением среди механиков и насколько глубокое знание применения машин и работы машин требуется при создании проектов, и имею в виду, что существуют определенные принципы и правила, которые могут определять расположение и распределение материала, положение и отношение движущихся частей, подшипников и так далее, и что машина может быть построена с не большим риском ошибок, чем при возведении постоянного сооружения.

Проектирование машин должно иметь отношение к адаптации, выносливости и стоимости конструкции. Адаптация включает производительность машин, их коммерческую ценность или то, что машины могут заработать в процессе эксплуатации; выносливость — время, в течение которого машины могут работать без ремонта, и постоянство их работы; стоимость — инвестиции, представленные в машинах.

Адаптация, выносливость и стоимость машин при проектировании сводятся к проблемам движений, расположения частей и пропорций.

Движения и напряжения можно назвать двумя ведущими условиями, на которых основываются проекты машин: движения определяют общие размеры, а напряжения определяют пропорции и размеры отдельных частей. Движение и напряжение вместе определяют природу и площадь подшипников или опорных поверхностей.

Диапазон и скорость движения частей машин являются элементами проектирования, которые допускают определенное определение исходя из работы, которую необходимо выполнить, но расположение не может быть так определено, и для него труднее всего найти данные. Суммируя эти положения, мы имеем:

1. Концепция определенных функций в машине и некоторая определенная цель, которую она должна выполнить.

2. Планы адаптации и расположения составных частей машин, или организация, как это можно назвать.

3. Знание специфических условий, таких как напряжения, диапазон и скорость движений и так далее.

4. Пропорции различных частей, включая станину, опорные поверхности, валы, ремни, зубчатые передачи и другие детали.

5. Симметрия внешнего вида, которая часто является скорее результатом очевидной адаптации, чем украшения.

Чтобы проиллюстрировать практическое применение того, что предшествовало, предположим, например, что должна быть сделана машина для нарезания зубьев в железных рейках с шагом 3/4 дюйма и шириной 3 дюйма, и что проект должен быть подготовлен без ссылки на такие машины, которые уже могут быть в использовании для этой цели.

Не предполагается, что может быть сделан фактический проект, который одними словами передаст всестороннюю идею организованной машины; предполагается наметить курс, который проиллюстрирует план рассуждения, наиболее вероятный для достижения успешного результата в таких случаях.

Читатель, чтобы лучше понять сказанное, может иметь в виду обычный строгальный станок с кривошипным движением, машину, которая почти заполняет требования для нарезания зубчатых реек.

Приняв определенную работу, нарезание зубчатых реек с шагом 3/4 дюйма и шириной 3 дюйма, первое, что нужно рассмотреть, будет: должна ли машина быть специальной или общего назначения? Этот вопрос касается, во-первых, функций машины в плане адаптации ее к нарезанию реек различных размеров или к выполнению других видов работ, и, во-вторых, полноты машины; ибо если бы она должна была быть стандартной, вместо того чтобы быть адаптированной только к специальной цели, существует много дорогих дополнений, которые нужно поставить, которые могут быть опущены в специальной машине. В настоящем случае будет предполагаться, что должна быть сконструирована специальная машина только для конкретной обязанности.

Работа, которую нужно выполнить, состоит в срезании металла между зубьями рейки, оставляя идеальный контур для зубьев; и поскольку форма зубьев не может быть хорошо получена регулировкой инструментов, она должна быть достигнута формой инструментов. Форма инструментов должна, следовательно, постоянно поддерживаться, и поскольку поперечное сечение вытесняемого металла не слишком велико, можно предположить, что форма инструментов должна быть профилем всего пространства между двумя зубьями, и такое пространство должно быть срезано за одну установку или одну операцию. Применением определенных правил, изложенных в предыдущем месте в отношении резки различных видов материала, могут быть выбраны возвратно-поступательные или строгальные инструменты вместо вращающихся или фрезерных инструментов.

Движения идут следующими по порядку и состоят из возвратно-поступательного режущего движения инструментов или материала, движения подачи для регулирования действия резки и продольного движения рейки, градуированного по шагу или пространству, расстоянию между зубьями.

Поскольку возвратно-поступательное режущее движение составляет всего четыре дюйма или меньше, кривошип, очевидно, является лучшим средством для производства этого движения, и поскольку движение поперечно к рейке, которая может быть длинной и громоздкой, столь же очевидно, что режущее движение должно выполняться инструментами, а не рейкой.

Поскольку регулировка подачи инструмента является прерывистой, а количество резки постоянно меняется, это движение должно выполняться вручную, чтобы контролироваться по желанию чувством осязания. То же правило применяется к регулировке рейки для интервалов; будучи прерывистым и нерегулярным по времени, это движение также должно выполняться вручную. Скорость режущего движения известна из обычной практики и составляет от шестнадцати до двадцати футов в минуту, а ремень шириной два с половиной дюйма должен двигаться двести футов в минуту, чтобы приводить в движение обычный инструмент для резки металла, так что кривошипное движение или движение резца должно быть увеличено зубчатой передачей, пока не будет достигнута надлежащая скорость ремня; из этого будет найдена скорость промежуточных движителей.

Расположение идет следующим; в этом первое дело, которое нужно рассмотреть, — удобство манипуляции. Режущая позиция должна быть устроена так, чтобы допускать легкий осмотр работы. Оператор, вынужденный держать руку на регулировочном или подающем механизме, который находится примерно на двенадцать дюймов выше работы, следует, что если уровень резки находится на четыре фута от пола, а ручка подачи — на пять футов от пола, расположение будет удобным для стоячего положения. Поскольку работа требует постоянного осмотра и ручных регулировок, по этой причине будет правильным расположением вынести за пределы как опоры для рейки, так и режущие инструменты, поместив их, как мы можем сказать, снаружи машины, чтобы обеспечить удобство доступа и позволить осмотр. Положение режущей оправки, кривошипа, соединений, зубчатых передач, шкивов и валов займет свои соответствующие места из очевидных условий, главным образом из положения оператора и работы.

Следующими по порядку являются напряжения. Поскольку действие резки является источником напряжений, и поскольку сопротивление, оказываемое режущими инструментами, соответствует длине или ширине кромок, в настоящем случае будет обнаружено, что, хотя другие условия до сих пор указывали на небольшие пропорции, теперь есть новое, которое требует больших пропорций. При вытеснении металла между зубьями с шагом три четверти дюйма режущая кромка или количество поверхности, на которую воздействуют, равно ширине в полтора дюйма. Правда, вытеснение может быть небольшим при каждом резе, но напряжение скорее должно основываться на ширине действующей кромки, чем на фактическом вытеснении металла, и мы находим здесь напряжения, равные средней нагрузке большого строгального станка. Это напряжение излучается от точки резания как из центра, падая на опоры работы с тенденцией вырвать ее из станины. Между рейкой и подшипником коленчатого вала, через посредство инструмента, резцедержателя, соединения и кривошипного пальца, и в различных направлениях и степенях, это напряжение может быть прослежено с помощью простой диаграммы. Помимо этого напряжения резки, нет никаких важных; натяжение ремня, боковое давление в подшипниках, напряжение от углового давления кривошипа и осевое давление инструмента, хотя их не следует упускать из виду, не должны иметь много общего с проблемами прочности, пропорции и расположения.

Напряжения предполагают специальное расположение, которое является совершенно отличным делом от общего расположения, последнее управляется главным образом удобством манипуляции. Специальное расположение имеет дело с формой станины и определяет ее, следуя напряжениям по всей машине. В настоящем случае мы имеем напряжение резки, которое можно предположить равным одной тонне, приложенное между кронштейном или кулачками, которые поддерживают работу, и коленчатым валом. Из этого следует, что между этими двумя точками металл в станине должен быть расположен как можно более прямой линией, и должно быть предусмотрено сопротивление изгибу глубокими сечениями, параллельными режущему движению.

Наконец, пропорции; оценив требуемую силу резания в одну тонну, хотя и меньшую, чем фактическое напряжение в машине такого рода, мы приступаем к установлению пропорций, начиная с хвостовика инструмента и следуя назад через регулировочное седло, режущую оправку, соединения, кривошипные пальцы, валы и зубчатые колеса к ремню. Снова начиная с инструмента или точки резания, следуя через опоры рейки, кулачки, которые зажимают ее, седло для градуировочной регулировки, соединения с основной станиной и так далее до подшипника коленчатого вала во второй раз, размеры могут быть установлены для каждой детали, чтобы выдерживать напряжения без прогиба или опасности поломки. Такие пропорции, я осознаю, не могут быть приведены к правилам обычной практики путем полагания только на расчет для их установления, и никакой такой курс не предлагается; расчет может помочь, но не может определить пропорции в таких случаях; кроме того, симметрия, которой нельзя полностью пренебречь, изменяет форму, а иногда и размеры различных частей.

Таким образом, я в общих чертах наметил методический план разработки конструкции, насколько это позволяют сделать одни лишь слова, начиная с определенных предпосылок, основанных на конкретной предстоящей работе, а затем последовательно переходя к рассмотрению общего характера машины, способа действия, движений и регулировок, общей компоновки, нагрузок, специального устройства и пропорций.

Обладая глубокими знаниями практической работы машин и знакомством с существующей практикой, инженер, действующий по такому плану, если он не упустит из виду некоторые условия, сможет создавать конструкции, которые могут оставаться без существенных модификаций или изменений до тех пор, пока назначение, для которого предназначено оборудование, остается прежним.

Упорство — важное качество, которое следует развивать при первых попытках проектирования; требуется определенное количество усилий, чтобы понять любую отрасль механики, независимо от того, какими природными способностями обладает ученик. Механические операции не изучаются интуитивно, они всегда окружены множеством специфических условий, которые необходимо изучать последовательно, и только неустанным упорством в одном деле можно надеяться улучшить его с помощью новых конструкций.

Ученик, который переходит от зубчатых передач и валов к пару и гидравлике, от станков к кранам и подъемным механизмам, не достигнет многого. Лучший способ — сначала выбрать простую тему, которая допускает широкий спектр модификаций и, по возможности, еще не приняла стандартную форму конструкции. Подшипники и опоры для валов и шпинделей — хорошая тема для начала.

При проектировании опор для валов нагрузки легко определяются и отслеживаются, в то время как вертикальная и боковая регулировка, смазка подшипников, симметрия опор и подвесок и так далее дадут основания для бесконечных модификаций как в отношении компоновки, так и механизма.

При создании проектов лучше всего не использовать никаких источников, кроме тех, что хранятся в памяти. Чем лучше человек знаком с машинами любого класса, тем более способным он может быть к подготовке проектов, но не путем измерения и обращения к чужим чертежам. Размеры и компоновка из примеров при таком подходе бессознательно переносятся в новый чертеж даже самыми опытными специалистами; кроме того, отнюдь не достойно собирать чужие планы и путем небольших комбинаций и модификаций создавать новые проекты. Это может быть легким способом приобрести определенный вид мастерства, но, безусловно, помешает инженеру когда-либо подняться до уровня оригинального проектировщика.

Симметрия как элемент в конструкциях машин — один из тех нерешенных вопросов, которые могут быть определены только в связи с конкретными случаями; однако можно сказать, что для всех инженерных инструментов и производственного оборудования любого вида не должно быть ничего добавлено для украшения или чего-либо, что не имеет связи с функциями оборудования.

Современные инженеры более способного класса настолько единодушны в этом вопросе украшательства, как в мнении, так и на практике, что предмет едва ли требует упоминания, и для ученика не будет недостатком начать с воспитания в себе презрения ко всему, что не имеет полезной цели. О существующей практике можно сказать, что в том, что можно назвать промышленным оборудованием, количество украшений обратно пропорционально количеству инженерного мастерства, затраченного на подготовку проектов.

Безопасным правилом будет предположение, что оборудование, в основном используемое и видимое квалифицированными специалистами, должно быть лишено украшений, а оборудование, видимое в основном неквалифицированными людьми или в общественных местах, должно иметь некоторые украшения. Паровые пожарные насосы, швейные машины и работы подобного рода, которые попадают под осмотр неквалифицированных лиц, обычно оформляются с той или иной степенью украшения.

Как правило, украшение никогда не должно выходить за рамки изящных пропорций; расположение каркаса должно как можно точнее следовать линиям нагрузки. Посторонняя отделка, такая как отдельные филигранные работы из железа или окраска в цвета, настолько отталкивает вкус истинного инженера и механика, что нет необходимости выступать против нее.

(1.) Назовите некоторые из основных моментов, которые следует иметь в виду при подготовке проектов? — (2.) Почему попытки проектирования следует ограничивать одним классом оборудования? — (3.) Какое возражение существует против изучения справочных материалов при подготовке проектов?

ГЛАВА XL. ИЗОБРЕТАТЕЛЬСТВО.

Связь между изобретательством и инженерным искусством, и особенно между изобретательством и машинами, оправдает здесь краткий обзор этого вопроса; или даже если бы эта причина отсутствовала, существует достаточная в том факте, что одна из первых целей ученика инженера — что-то изобрести; и поскольку цель здесь, насколько позволяют рамки, сказать что-то по каждому предмету, в котором заинтересован начинающий, изобретательство не должно быть обойдено вниманием.

Целью до сих пор было показать, что машины, процессы и механические манипуляции в целом могут быть систематизированы и обобщены в большей или меньшей степени, и что неспособность свести механические манипуляции и машиностроение к определенным правилам и принципам можно в основном приписать нашему недостатку знаний, а не какой-либо присущей трудности или условию, препятствующему такому решению. То же самое положение применимо к изобретательству, с той разницей, что изобретательство в истинном смысле может допускать обобщение более легко, чем машинные процессы.

Изобретательство, применительно к механическим усовершенствованиям, не должно означать случайное открытие. Такое значение часто, если не вообще, придается термину изобретение, однако следует видеть, что результаты, достигнутые систематическим ходом рассуждений или экспериментов, не могут иметь ничего общего со случайностью или даже открытием. Такие результаты скорее носят характер демонстраций — название, особенно подходящее для таких изобретений, которые являются результатом методической цели.

В таких науках, которые в какой-то степени опираются на физический эксперимент, как химия, экспериментирование без какой-либо определенной цели может быть надлежащим видом исследований и может в будущем, как и в прошлом, привести к великим и полезным результатам; но в механике дело обстоит иначе; демонстрация сохранения силы и связь между силой и теплотой предоставили последнее звено в цепи принципов, которые, можно сказать, охватывают все, с чем мы призваны иметь дело в динамической науке, и остается мало надежды на развитие чего-либо нового или полезного только путем открытия. Было время, и оно еще не прошло, когда даже самые неквалифицированные считали свою способность изобретать усовершенствования в машинах равной способностям инженера или квалифицированного механика; но теперь это изменилось; новые схемы взвешиваются и проверяются по научным стандартам, во многих случаях столь же надежным, как фактические эксперименты. Завеса тайны, которую незнание физических наук в прежние времена набросило на механические искусства, была снята; случайное открытие или механическое суеверие, если можно позволить такой термин, почти исчезли. Многие современные инженеры рассматривают свои усовершенствования в машинах только как упражнение своей профессии и колеблются, просить ли о защитных грантах для обеспечения исключительного использования того, что другой человек мог бы и часто демонстрирует, как только обстоятельства требуют такого улучшения. Конечно, существуют новые предметы производства, которые предстоит открыть, и многие усовершенствования в машинах, которые могут быть надлежащим предметом патентных прав; усовершенствования, которые при всех шансах не были бы сделаны в течение срока действия патента, кроме как изобретателем; но такие случаи редки; и справедливо предположить, что если изобретение не является таким, которое не могло быть регулярно выведено из существующих данных, и таким, которое, по всей вероятности, не было бы сделано в течение длительного ряда лет никем другим, кроме изобретателя, то такое изобретение не может по справедливости стать собственностью индивидуума без нарушения прав других.

В намерения не входит обсуждение патентного права или даже оценка того, какие выгоды были получены в прошлом или могут быть получены в будущем для технической промышленности благодаря патентной системе, но внушить ученикам инженеров лучшее и более достойное понимание своего призвания, чем смешивать его со случайным изобретательством и тем самым разрушать ту уверенность в положительных результатах, которая в прошлом характеризовала машиностроение; также предостеречь учеников от потери времени и усилий, слишком часто затрачиваемых на поиски изобретений.

Ученику полезно изобретать или демонстрировать все, что он может — чем больше, тем лучше; но, как объяснялось ранее, то, что предпринимается, должно соответствовать некоторой системе и иметь надлежащую цель. Время, потраченное на блуждание в темноте в поисках чего-то, о чем не сформировалось определенного представления, или ради любой цели, не заполняющей установленную потребность, — это, как правило, потерянное время. Чтобы демонстрировать или изобретать, нужно начинать методично, подобно тому как каменщик строит стену: как он наносит раствор и укладывает каждый кирпич, так и инженер должен путем тщательного изучения квалифицировать каждую деталь или движение, которые добавляются к механической структуре, чтобы по завершении результат был полезным и долговечным.

Как было замечено, каждую попытку создать что-то новое в машинах следует начинать с установления потребности в улучшении. Когда такая потребность установлена, внимание следует направить прежде всего на принципы, на основе которых эта потребность или неисправность должна быть устранена. Надлежащий механизм может быть затем предоставлен, как недостающие звенья в цепи. Сформулированные таким образом предложения могут не передать задуманный смысл; этот систематический план изобретательства может быть лучше объяснен на примере.

Предполагая, что читатель помнит то, что говорилось о паровых молотах в другом месте, и знаком с использованием и общим устройством таких молотов, допустим, что паровые молоты с обычным автоматическим клапанным действием, те, которые дают эластичный или паровой амортизирующий удар, хорошо известны. Предположим далее, что путем анализа ударов, наносимых молотами такого типа, доказано, что «мертвые» удары, подобные тем, которые наносятся, когда молот полностью останавливается при ударе, более эффективны в определенных видах работ, и что паровые молоты были бы улучшены путем работы по этому принципу «мертвого» хода.

Такое предложение составило бы первый этап изобретения путем демонстрации неисправности в существующих молотах и потребности в определенных функциях, которые, если бы были добавлены, составили бы улучшение.

Исходя из этих предпосылок, первым делом следует изучить действие существующего клапанного механизма, чтобы определить, где эта потребность в функции «мертвого» хода может быть лучше всего восполнена, и получить помощь от таких предложений, которые может предложить существующий механизм, а также увидеть, насколько используемые приспособления могут стать частью любой новой компоновки.

Изучая автоматические молоты, можно обнаружить, что их клапаны соединены с падающей частью посредством тяг, создающих совпадающее движение поршня и клапана, и что движение одного зависит от другого и регулируется им. Также будет обнаружено, что эти соединения или тяги способны к удлинению, чтобы изменить относительное положение поршня и клапана, тем самым регулируя диапазон удара, но что движение обоих является взаимным или происходит в унисон. Рассуждая индуктивно, а не открывая или изобретая, можно определить, что для обеспечения штамповочного удара головки молота клапан не должен открываться или впускать пар под поршень до тех пор, пока удар не завершен и молот не остановился.

В этот момент возникнет одна из тех механических проблем, которая требует того, что можно назвать логическим решением. Клапан должен приводиться в движение падающей частью; другого движущегося механизма в наличии нет; клапан и падающая часть должны, кроме того, быть соединены, чтобы обеспечить совпадающее действие, однако клапан должен двигаться, когда падающая часть неподвижна. Действуя индуктивно, ясно, что должен быть введен третий агент, некоторая часть, приводимая в движение падающей частью, которая в свою очередь будет перемещать клапан, но этот промежуточный агент должен быть расположен так, чтобы он мог продолжать двигаться после того, как падающая часть молота остановилась.

Если это принято, схема завершена, насколько это касается относительного движения падающей части молота и клапана, но должен быть какой-то план придания движения этому добавленному механизму. Во многих примерах можно увидеть части машин, которые продолжают движение после того, как сила, движущая их, перестала действовать; пушечные ядра пролетают мили, при этом движущая сила действует всего несколько футов; челнок ткача совершает почти весь свой полет после того, как водило остановилось. В данном случае, следовательно, очевидно, что независимое или последующее движение клапанов может быть получено за счет импульса некоторой части, приведенной в движение во время спуска головки молота.

Подводя итог, предполагается, что путем индуктивного рассуждения, в сочетании с некоторыми знаниями механики, было определено, что паровой молот для нанесения «мертвого» удара требует следующих условий в клапанном механизме:

1. Что падающая часть и клапан, хотя они должны действовать относительно друг друга, не могут двигаться в одно и то же время или в прямом унисоне.

2. Соединение между падающей частью молота и клапаном не может быть жестким, но должно разрываться во время спуска падающей части.

3. Клапан должен двигаться после того, как молот остановится.

4. Чтобы вызвать движение клапана после остановки молота, должен быть промежуточный агент, который будет продолжать действовать после того, как движение падающей части молота прекратилось.

5. Очевидным средством достижения этого независимого движения клапанного механизма является импульс некоторой части, приведенной в движение падающей частью молота, или сила тяжести, воздействующая на этот вспомогательный агент.

Изобретение теперь завершено, и поскольку принципы находятся в пределах досягаемости практического механизма, не остается ничего другого, как разработать такие механические приемы, которые реализуют изложенные принципы. Это механическое проектирование является второй и, в некотором смысле, независимой частью усовершенствования машин и всегда должно быть подчинено принципам; фактически, отделение механического проектирования от принципов, как правило, составляет то, что называют случайным изобретательством.

Возвращаясь к проблеме молота, при изучении истории можно обнаружить, что создатели паровых молотов автоматического действия, способных наносить «мертвый» штамповочный удар, использовали описанный принцип. Вместо использования импульса или силы тяжести движущихся частей для открытия клапана после остановки молота, некоторые инженеры полагались на расцепление клапанного механизма от сотрясения и удара, так что клапанный механизм или его часть падали и открывали клапан. Механизм «мертвого» удара, установленный на более ранних молотах Нэсмита или Уилсона, был сконструирован по последнему плану, причем шпиндель клапана при расцеплении приводился в движение пружиной.

Я не буду тратить место на объяснение обратной стороны этой системы изобретательства, а также не буду пытаться описать, как случайный проектировщик стал бы охотиться за механическими приемами для выполнения движения клапана в приведенном примере.

Изобретения в области усовершенствования машин, независимо от их характера, должны, конечно, состоять из определенных фиксированных способов действия и соответствовать им, и никакой план доказательства истинности предложения не является столь распространенным, даже у случайного изобретателя, как прослеживание «принципов», которые управляют его открытием.

Изучая усовершенствования с целью практической выгоды, ученик не может иметь разумной надежды на достижение многого в областях, уже пройденных способными инженерами, равно как и на демонстрацию чего-либо нового в том, что можно назвать исчерпанными предметами, такими как паровые двигатели или водяные колеса; ему следует скорее выбирать новые и специальные предметы, но избегать схем, не подтвержденных в некоторой степени существующей практикой.

Уже было замечено, что смелость молодых инженеров очень часто обратно пропорциональна их опыту, не говоря уже об их недостатке знаний, и только сильным и решительным усилием в сторону консерватизма поддерживается истинный баланс при суждении о новых схемах.

Жизнь Джорджа Стивенсона доказывает, что, несмотря на новизну и огромное значение его усовершенствований в паровом транспорте, он не «открыл» эти усовершенствования. Он не открыл, что плавающая насыпь проведет железную дорогу через Чат-Мосс, равно как он не открыл, что трение между колесами локомотива и рельсами позволит поезду двигаться только за счет тяговой силы. Все, что связано с его необычной историей, показывает, что все его усовершенствования основывались на методе рассуждения от принципов и, как правило, индуктивно. Сказать, что он «открыл» нашу железнодорожную систему, согласно обычному толкованию термина, означало бы умалить его тяжелую и заслуженную репутацию и поместить его в класс удачливых проектировщиков, которые не могут претендовать на место в истории законной инженерии.

Граф Румфорд не случайно развил философию сил, на которой, можно сказать, теперь покоится вся наука динамики; он начал с методического плана продемонстрировать концепции, которые уже созрели в его уме, и проверить принципы, которые он принял путем индуктивного рассуждения. Большая часть действительно хороших и существенных усовершенствований, таких как те, что сыграли значительную роль в развитии современного машиностроения, пришла через этот путь первоначальной работы с первичными принципами, вместо того чтобы слепо блуждать в поисках механических приемов, и нынешние обстоятельства указывают на время, недалекое от того, когда случайное открытие совсем исчезнет.

(1.) Какое изменение произошло в значении термина «изобретение» применительно к усовершенствованию машин? — (2.) Что должно предшествовать попытке изобрести или усовершенствовать оборудование? — (3.) В каком смысле термин «изобретение» следует применять к работам таких людей, как Бентам, Бодмер или Стивенсон?

ГЛАВА XLI. ОПЫТ РАБОТЫ В МАСТЕРСКОЙ.

Настаивать на необходимости изучения практической слесарной обработки как части инженерного образования излишне. Инженер-механик, который не «прошел через цех», никогда не может ожидать успеха, равно как и не может командовать уважением даже самых низших рабочих; не обладая способностью влиять на других и контролировать их, он не пригоден ни руководить строительством, ни управлять деталями любого рода, связанными с инженерной промышленностью. Нет ничего, что больше вызывало бы чувство негодования у квалифицированного рабочего, чем встреча с теми, кто попытался квалифицировать себя в теоретических и коммерческих деталях инженерной работы, а затем берется руководить трудом, которого они не понимают; и квалифицированный рабочий недолго будет выявлять инженера этого класса; дюжины слов в разговоре на любую механическую тему обычно достаточно, чтобы дать ключ к количеству практических знаний, которыми обладает говорящий.

Как было замечено ранее, никто не может ожидать подготовки успешных проектов машин, кто не понимает деталей их конструкции; он должен знать, как каждая деталь формуется, куется, обтачивается, строгается или растачивается, а также относительную стоимость этих процессов при различных методах, которые могут быть приняты.

Инженер может направлять и контролировать работу без знания практической слесарной обработки, но такой контроль является лишь коммерческим и, конечно, не может распространяться на механические детали, которые обычно являются жизненно важной частью; послушание, которое может быть таким образом принудительно обеспечено при контроле других, не следует путать с уважением, которое внушает превосходное знание работы.

Выгода от изучения практической слесарной обработки заключается в уверенности, которую такое знание внушает как при руководстве работой, так и при подготовке планов машин. Инженер, который колеблется в своих планах из-за страха критики или не чувствует полной уверенности в них, никогда не добьется большого успеха.

Усовершенствования, которые полностью изменили слесарную обработку машин за последние тридцать лет, носили характер, позволяющий в значительной мере обойтись без ручного мастерства и заменить его тем, что можно назвать умственным мастерством. Чисто физический эффект, производимый руками человека, неуклонно уменьшался в цене, пока теперь почти не стал исчисляться в футо-фунтах; но необходимость в практических знаниях вместо того, чтобы уменьшиться, возросла.

Раньше ученик приходил в мастерскую, чтобы научиться ручному мастерству и ознакомиться с рядом таинственных процессов; чтобы выучить серию произвольных правил, которые могли поставить его в невыгодное положение даже по сравнению с теми, чьи способности были ниже и у кого было меньше образования; но теперь все изменилось. Ученик инженера входит в мастерскую с уверенностью, что он может изучить все, что позволяют условия, если приложит требуемые усилия; нет никаких тайн, которые нужно разгадывать; почти все проблемы достигаются и объясняются наукой, оставляя большую часть цехового времени ученика для изучения того, что является специальным.

Это изменение в инженерных занятиях также произвело изменение в рабочих, почти столь же полное, как и в манипуляциях. Человек, который имеет дело только со специальными знаниями и чувствует, что секреты его призвания не регулируются систематическими правилами, с помощью которых другие могут квалифицировать себя без его помощи, всегда более или менее ограничен и невежественен. Характер его отношений с другими делает его таким; в доказательство этого не нужно ничего лучшего, чем противопоставить интеллект рабочих, занятых в том, что можно назвать исключительными профессиями, людям, чьи занятия регулируются общими правилами и принципами. Машинист современного времени, переросший эту исключительную идею, был тем самым поднят на социальную позицию, признанно превосходящую позицию большинства других механиков, так что цеховая ассоциация, которой когда-то так боялись те, кто в противном случае стал бы механиками, больше не является препятствием.

Теперь будут даны некоторые советы, касающиеся опыта ученика в мастерской, причем такие вопросы выбраны как наиболее вероятные для интереса и пользы ученика.

При входе в мастерскую первое, что нужно сделать, — это завоевать доверие и уважение менеджера или мастера, который руководит работой; завоевать такое доверие и уважение отличается от социальных отношений и не имеет к ним никакого отношения, и должно зависеть исключительно от того, что происходит на производстве. Чтобы внушить доверие друга, нужно быть добрым, верным и честным; но чтобы командовать доверием мастера, нужно быть пунктуальным, прилежным и умным. Нет более добрых чувств, чем те, которые могут быть основаны на уважении к трудолюбию и искренним усилиям. Ученик может иметь несчастье сломать инструменты, испортить работу и не суметь во всех отношениях удовлетворить себя, однако если он пунктуален, прилежен и проявляет интерес к работе, его неудачи не вызовут недоброго негодования.

Всегда нужно помнить, что то, что предстоит изучить, не следует оценивать в соответствии с идеями ученика о его важности. Менеджер и рабочие в целом смотрят на слесарную обработку как на одно из самых почетных и интеллектуальных занятий, заслуживающее уважения и лучших усилий ученика; и хотя ученик может не считать серьезным делом сделать плохую подгонку или попасть в аварию, его оценка не является той, по которой следует судить. Малейшее слово или действие, которое заставит рабочих думать, что ученик равнодушен, сразу же разрушает интерес к его успеху и отрезает один из главных источников, из которых можно получить информацию.

Ученик, входя в мастерскую, должен избегать всего, что ведет к проявлению привередливости, будь то в манерах или одежде; ничто так не отталкивает рабочих, и, можно добавить, ничто так не неуместно в машинном цехе, как делить свое время между работой и попыткой оставаться чистым. Усилие оставаться настолько опрятным, насколько позволяет характер работы, всегда правильно, но одеваться в неподходящую одежду или позволять страху перед смазкой мешать выполнению работы — это обязательно вызовет насмешки.

Искусство оставаться достаточно чистым даже в машинном цехе стоит изучения; некоторые люди бывают в смазке с головы до ног через несколько часов, независимо от того, какова их работа; в то время как другие выполняют почти любой вид работы и остаются чистыми, нисколько не жертвуя удобством. Эта разница является результатом привычек, легко приобретаемых и легко сохраняемых.

Пунктуальность ничего не стоит, а покупает очень многое; ученик, который приходит в мастерскую за четверть часа до начала работы и проводит это время в осмотре, тем самым проявляет интерес к работе и пользуется важной привилегией, одной из самых эффективных в получении цеховых знаний. Десять минут, потраченные на ходьбу, отмечая изменения, происходящие в работе изо дня в день, дают постоянный материал для размышлений и знакомят ученика со многими вещами, которые в противном случае ускользнули бы от внимания. Однако требуется немало осторожности и проницательности, чтобы избежать своего рода негодования, которое рабочие испытывают, когда их работу осматривают, особенно если они попали в аварию или совершили ошибку, и когда такой осмотр считается продиктованным только любопытством. Лучший план в таких случаях — попросить разрешения осмотреть работу таким образом, чтобы никто не услышал просьбу, кроме того, к кому она обращена; такое обращение обычно обеспечивает как согласие, так и объяснение.

Вежливость так же необходима ученику в машинном цехе, как и джентльмену в обществе. Характер вежливости может быть изменен в соответствии с обстоятельствами и человеком, но все же это вежливость. Ученик может понимать дифференциальное исчисление, но рабочий может понимать, как растачивать паровой цилиндр; и в оценке рабочего задача по исчислению — тривиальная вещь для понимания по сравнению с растачиванием цилиндра парового двигателя. При этих обстоятельствах, если рабочему не позволено уравновесить часть своих знаний вежливостью, ученик оказывается в невыгодном положении.

Вопросы и ответы составляют основной носитель для приобретения технической информации, и ученики инженеров должны тщательно изучать философию вопросов и ответов, точно так же, как он изучает принципы машин. Без искусства задавать вопросы прогресс в изучении цеховых манипуляций будет медленным. Надлежащий вопрос — это тот, который задаваемый поймет, и ответ будет понят, когда он будет дан; не легкое правило, но правильное. Главный момент — обдумать вопросы, прежде чем они будут заданы; сделать их относящимися к выполняемой работе и не слишком многочисленными. Задавать частые вопросы — значит создать впечатление, что ответы не обдумываются, вывод, который, безусловно, справедлив, если вопросы относятся к предмету, требующему некоторого рассмотрения. Если человека спрашивают в одну минуту, что означает диаметральный шаг, а в следующую минуту, насколько чугун сжимается при охлаждении, он очень склонен быть раздраженным и думать, что второй вопрос не стоит ответа.

Важно при задавании вопросов учитывать настроение и текущее занятие того, к кому обращаются; один вопрос, заданный, когда ум человека не слишком занят и когда он в коммуникабельном настроении, стоит дюжины вопросов, заданных, когда он занят и не расположен разговаривать.

Вопрос вежливости в обычаях мастерской и вопрос целесообразности для ученика — задавать вопросы тем, кто считается наиболее информированным по предмету, к которому относятся вопросы; и в равной степени вопрос вежливости — задавать вопросы разным рабочим, будучи, однако, осторожным никогда не задавать двум разным людям один и тот же вопрос, равно как и вопросы, которые могут вызвать противоречивые ответы.

Нет в мире более щедрого или доброго чувства, чем то, с которым квалифицированный механик поделится своими знаниями с теми, кто завоевал его уважение и кто, по его мнению, заслуживает и желает помощи, которую он может дать.

Отличный план для сохранения того, что изучено, — делать заметки. Нет ничего, что помогло бы памяти больше в изучении механики, чем записывать факты по мере их изучения, даже если к таким памяткам никогда не обращаются после того, как они сделаны.

Не предполагается рекомендовать записывать правила или таблицы, относящиеся к цеховым манипуляциям, так сильно, как факты, которые требуют замечания или комментария, чтобы запечатлеть их в памяти; написание заметок не только помогает в запоминании предметов, но и развивает способность составлять технические описания, очень необходимую часть инженерного образования. Спецификации для инженерных работ — самый сложный вид композиции и могут быть сделаны длинными, утомительными и не относящимися к делу или краткими и ясными.

Существует также большое количество условных фраз и бесконечных технических терминов, которые нужно изучить, и их написание поможет в запоминании и определении их орфографии.

При составлении заметок как можно больше из того, что написано, должно быть сведено в краткие формулы, форма выражения, которая быстро становится письменным языком машинных цехов. Чтение формул в значительной степени является делом привычки, как и изучение механических чертежей; то, что в начале является лабиринтом сложности, через некоторое время становится понятным и ясным с первого взгляда.

При входе в мастерскую ученик обычно, используя цеховую фразу, «будет представлен молотку и зубилу»; он, возможно, будет относиться к этим ручным инструментам с некоторым презрением. Видя другие операции, выполняемые с помощью энергии, и машины, находящиеся в ведении квалифицированных людей, он, вероятно, будет считать рубку и опиливание малозначительными и в основном предназначенными для того, чтобы занять учеников. Но долгое время спустя, когда к его опыту добавится два десятка лет, молоток, зубило и напильник останутся самым решающим испытанием его ручного мастерства, и после изучения манипулирования силовыми инструментами всех видов самым тщательным образом, несколько ударов зубильным молотком или полдюжины движений напильником будут не только более трудным испытанием мастерства, но и тем, с которым наиболее вероятно придется столкнуться.

Научиться рубить и опиливать необходимо, если не для другой цели, то для того, чтобы быть способным судить о мастерстве других или инструктировать их. Рубка и опиливание — чисто вопросы ручного мастерства, утомительные в изучении, но однажды приобретенные, никогда не забываются. Использование напильника — интересная проблема для изучения и немалой сложности; при опиливании поперек поверхности шириной в один дюйм напильником длиной двенадцать дюймов давление, требуемое на каждом конце, чтобы направлять его ровно, может меняться при каждом движении от нуля до двадцати фунтов или более; тонкое чувство осязания, которое определяет это, — дело привычки, приобретенной долгой практикой. Удивительно, на самом деле, что истинные поверхности могут быть сделаны напильником или даже что напильник вообще может быть использован, кроме как для грубой работы.

Если спросить совета о наиболее важной цели, к которой должен стремиться ученик в начале своего курса слесарной обработки, девять из десяти опытных людей скажут: «делать работу хорошо». Поскольку мощность измеряется силой и скоростью, работа измеряется двумя условиями: мастерством и временем. Первое соображение — насколько хорошо может быть сделана вещь, и во-вторых, за какое короткое время она может быть выполнена; мастерство, затраченное на кусок работы, — мера ее ценности; если работа выполнена плохо, не имеет значения, насколько коротким было время выполнения; это не может добавить ничего к ценности того, что сделано, хотя расходы уменьшаются.

Ученик склонен менять это положение в начале и ставить время перед мастерством, но если он отметит, что происходит вокруг него, будет видно, что критика всегда в первую очередь направлена на характер выполненной работы. Менеджер не спрашивает рабочего, сколько времени было затрачено на подготовку куска работы, пока не будет вынесено суждение о его характере; короче говоря, качество работы — ее механический стандарт, а время, затраченное на подготовку работы, — ее коммерческий стандарт. Работа никогда не сделана должным образом, когда рабочий, который ее выполнил, может видеть ошибки, и в слесарной обработке машин, как правило, лучшее мастерство, которое может быть применено, — не более того, что требуют условия; так что первое, чему нужно научиться, — выполнять работу хорошо, а впоследствии выполнять ее быстро.

Хорошая подгонка часто является не столько вопросом мастерства, сколько стандартом, который рабочий установил в своем уме и которому все, что он делает, будет в большей или меньшей степени соответствовать. Если этот стандарт — точность и прецизионность, все, что выполняется, будь то опиливание, точение, строгание или черчение, будет соответствовать этому стандарту. Эта способность ума не может быть определена иначе, чем сказать, что это отвращение ко всему, что несовершенно, и любовь к тому, что точно и прецизионно. Нет способности, которая имела бы такое большое отношение к успеху в механических занятиях, равно как нет черты, более восприимчивой к культивации. Методическая точность, рассуждение и настойчивость — это силы, которые ведут к мастерству в инженерных занятиях.

Пожалуй, нет более подходящего заключения для этих советов ученикам, чем слово о здоровье и силе. В связи с предметом черчения было замечено, что силы инженера-механика должны измеряться его образованием и умственными способностями не более, чем его жизненной силой и физической силой, положение, которое ученику будет полезно иметь в виду.

Тот, кто не привык к ручному труду, после начала обнаружит, что его конечности болят, руки воспалены; он будет чувствовать себя истощенным как в начале, так и в конце рабочего дня. Это не опасные симптомы. Ему остается только ждать, пока его система не окрепнет, чтобы выдержать этот новый расход своих ресурсов, и пока природа не предоставит силу выносливости, которая в конце концов будет источником гордости и добавит два десятка лет к жизни. Имейте достаточно сна, достаточно простой, существенной пищи, держите кожу чистой и активной, смейтесь над лишениями и культивируйте дух самопожертвования и гордость выносливостью, которые будут искать самых тяжелых и долгих усилий. Ученик, у которого нет духа и твердости, чтобы выдержать физический труд и адаптироваться к условиям мастерской, должен выбрать какое-то занятие менее агрессивного характера, чем машиностроение.

ОТПЕЧАТАНО BALLANTYNE, HANSON AND CO. ЭДИНБУРГ И ЛОНДОН

КНИГИ, ОТНОСЯЩИЕСЯ К СТАНКАМ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫМ ПРОЦЕССАМ.

Дж. РИЧАРДСА.

Экономика производственных процессов в мастерской.

ЛОГИЧЕСКИЙ МЕТОД ИЗУЧЕНИЯ КОНСТРУКТИВНОЙ МЕХАНИКИ.

Составлено с вопросами для использования учениками инженеров и студентами.

Коронный 8-й формат, ткань, 5 шиллингов.

Трактат о конструкции и эксплуатации деревообрабатывающих машин,

Содержащий сто сорок таблиц и гравюр английских, французских и американских машин, получил наиболее благоприятные отзывы в научной прессе.

Коронный 4-й формат, ткань с позолотой, 25 шиллингов.

Справочник оператора деревообрабатывающего оборудования,

ДЛЯ ПРАКТИЧЕСКИХ РАБОЧИХ.

Работа содержит шестьдесят две оригинальные гравюры с инструкциями по возведению фабрик, эксплуатации машин и т. д.

Коронный 8-й формат, ткань, 6 шиллингов.

Скоро будет опубликовано,

Преобразование древесины с помощью машин.

Серия статей, преимущественно исторических и экономических, написанных для «Timber Trades' Journal», Лондон, в течение 1875 года.

Механический юмор;

Сборник оригинальных анекдотов, связанных с инженерными и механическими предметами.

Коронный 8-й формат, 2 шиллинга 6 пенсов.

Каталог книг

ОТНОСЯЩИХСЯ К

ПРАКТИЧЕСКОЙ НАУКЕ,

ОПУБЛИКОВАННЫХ И ПРОДАВАЕМЫХ

E. & F. N. SPON.

ЛОНДОН: 48, ЧАРИНГ-КРОСС. НЬЮ-ЙОРК: 446, БРУМ-СТРИТ.

Справочник архитекторов.

Справочник формул, таблиц и памяток для архитектурных инспекторов и других лиц, занятых в строительстве, Дж. Т. Херст, гражданский инженер, десятое издание, тщательно переработанное и переписанное, королевский 32-й формат, сафьян

5 0

Справочник по картографии Андре.

Содержащий инструкции по подготовке инженерных, архитектурных и механических чертежей, с многочисленными цветными примерами, коронный 4-й формат, ткань

15 0

Доменная печь.

Исследования действия доменной печи, Чарльз Шинц, переведено с немецкого У. Х. Мо и Морицем Мюллером, таблицы, коронный 8-й формат, ткань

8 6

Мосты.

Сметы и диаграммы железнодорожных мостов для шоссейных, общественных и служебных дорог, в насыпях двойных или одинарных путей и выемках двойных путей, с формой для расчета количеств в косых конструкциях и т. д., а также водопропускных труб различных размеров и на станционных зданиях, Дж. У. Гровер, член Института гражданских инженеров, второе издание, расширенное, с 37 цветными таблицами, фолио, ткань

31 6

Мосты.

Железнодорожные надстройки из железа и дерева и общие работы; с указанием размеров и количеств для стандартной колеи 4 фута 8½ дюйма и метровой колеи 3 фута 3⅜ дюйма, с некоторыми таблицами земляных работ и контурами спецификации и требований, Дж. У. Гровер, член Института гражданских инженеров, фолио, ткань

£2 2 0

Мосты.

Нагрузки на мостовые фермы и стропильные фермы крыш, включая Уоррена, решетчатые, трельяжные, тетивные и другие формы ферм, изогнутые крыши, а также простые и составные фермы, Томас Каргилл, гражданский инженер, член Института гражданских инженеров, член Общества инженеров, с 64 иллюстрациями, нарисованными и проработанными в масштабе, 8-й формат, ткань

12 6

Мосты.

Строительство Великого моста Виктория в Канаде, Джеймс Ходжес, инженер подрядчиков Messrs. Peto, Brassey, and Betts, том 1, имперский 4-й формат, иллюстрирован 17 цветными таблицами и многочисленными гравюрами на дереве; том 2, королевское фолио, содержащее 28 двойных и 19 одинарных таблиц, всего 2 тома, в полукожаном переплете

£4 14 6

Мосты.

Железнодорожные мосты с длинными пролетами, включающие исследования сравнительных теоретических и практических преимуществ различных принятых или предложенных типовых систем конструкции, с многочисленными формулами и таблицами, дающими вес железа или стали, требуемый в мостах от 300 футов до предельных пролетов; к которым добавлены аналогичные исследования и таблицы, относящиеся к железнодорожным мостам с короткими пролетами, второе и пересмотренное издание, Б. Бейкер, ассоциированный член Института гражданских инженеров, таблицы, коронный 8-й формат, ткань

5 0

Справочник цен для строителей.

Карманный справочник цен и памяток для строителей Spons, под редакцией У. Янга, архитектора, королевский 32-й формат, сафьян

4 6

или ткань, вермильоновые обрезы

3 6

Публикуется ежегодно.

Мебельное производство.

Мебельщик; будучи коллекцией наиболее одобренных дизайнов в средневековом стиле, стиле Людовика XVI и староанглийском стиле, для использования мебельщиками, резчиками и т. д., Р. Чарльз, 96 таблиц, фолио, полукожаный переплет

21 0

Столярное дело.

Элементарные принципы столярного дела, Томас Тредголд, пересмотрено с оригинального издания и частично переписано Джоном Томасом Херстом, содержится на 517 страницах текста и иллюстрировано 48 таблицами и 150 гравюрами на дереве, второе издание, коронный 8-й формат, красиво переплетено в ткань

18 0

Компенсации.

Компенсации, учебник для инспекторов, в табличной форме, Банистер Флетчер, коронный 8-й формат, ткань

5 0

Кофе.

Кофейный плантатор Цейлона, Уильям Сабонадьер, с приложением, содержащим различные выдержки и письма других авторитетов, относящиеся к тому же предмету, второе издание, расширенное и пересмотренное, иллюстрировано таблицами и гравюрами на дереве, коронный 8-й формат, ткань

7 6

Кофе и цикорий.

Кофе и цикорий; культура, химический состав, подготовка к рынку и потребление, с простыми тестами для обнаружения фальсификации и практическими советами для производителя и потребителя, П. Л. Симмондс, член Статистического общества, автор «Коммерческих продуктов растительного мира», «Словаря продуктов» и т. д., иллюстрировано многочисленными гравюрами на дереве, почтовый 8-й формат, ткань

2 0

Культивация хлопка.

Культивация хлопка во всех деталях, заграждение великих рек и инструкции по орошению, устройству насыпей, дренажу и обработке земли в тропических и других странах, обладающих высокими термометрическими температурами, особенно адаптировано к улучшению культурных почв Индии, Джозеф Гиббс, член Института гражданских инженеров, с 5 таблицами, коронный 8-й формат, ткань

7 6

Кривые, железнодорожные.

Трактат о разбивке железнодорожных кривых, с полными таблицами углов, расстояний и смещений, требуемых, специально организованных для использования измерений в футах и имперских звеньях, но также адаптированных для использования любой другой единицы измерения, Дэвид Ливингстон, коронный 8-й формат, ткань

10 6

Таблицы кривых.

Таблицы для разбивки железнодорожных кривых, организованные Чарльзом Пулларом Хоггом, гражданским инженером, серия карточек, организованных для манипуляций, с листом объяснений и примеров, в аккуратном тканевом футляре

4 6

Ущерб.

Ущерб, учебник для архитекторов и инспекторов, в табличной форме, Банистер Флетчер, член Королевского института британских архитекторов (автор «Типовых домов»), показывающий, кто несет ответственность за ущерб, и степень ответственности арендодателей, арендаторов, арендаторов по воле, арендаторов по праву удержания, статуту, купцов или арендаторов по уставу, арендаторов в безусловном владении, арендаторов в хвосте, арендаторов на всю жизнь, арендаторов на годы без импичмента за растрату, залогодателей, залогодержателей во владении, ежегодных арендаторов, арендаторов в долевой собственности и совместных арендаторов, права сонаследников, а также что такое ущерб и растрата, и далее полностью инструктирует инспектора, как их принимать и оценивать, к чему добавлены обязанности инспекторов, с таблицей юридических дел, охватывающей самые последние, и иллюстрировано повсюду примерами, взятыми из опыта автора, и последними юридическими решениями, коронный 8-й формат, ткань

5 0

Таблицы земляных работ.

Таблицы для расчета объемов земляных работ в выемках и насыпях железных дорог, У. Макгрегор, королевский формат 8vo, в коленкоровом переплете

6 0

Экономия при использовании пара.

Изложение принципов, на основе которых можно наилучшим образом достичь экономии пара, Фрэнк Солтер, бакалавр наук, формат crown 8vo

3 6

Электрические стандарты.

Отчеты Комитета по электрическим стандартам, назначенного Британской научной ассоциацией, пересмотренные сэром У. Томсоном, д-ром Дж. П. Джоулем, профессорами Кларком, Максвеллом и Флемингом Дженкином, с отчетом Королевскому обществу об единицах электрического сопротивления, составленным проф. Ф. Дженкином, под редакцией профессора Флеминга Дженкина, члена Королевского общества, с таблицами, 8vo, в коленкоровом переплете

9 0

Электрический телеграф.

Электрические таблицы и формулы для использования телеграфными инспекторами и операторами, составленные Латимером Кларком и Робертом Сабином, с ксилографиями, формат crown 8vo, в коленкоровом переплете

12 6

Инженерное дело.

Словарь инженерного дела Спона: гражданское, механическое, военное и морское, с техническими терминами на французском, немецком, итальянском и испанском языках, 3100 стр. и почти 8000 гравюр, формат super-royal 8vo, в

8 divisions, cloth, 13s. 6 d. each

£5 8 0

8 " полусафьяновый переплет

£6 8 0

8 " французский сафьяновый переплет

£7 4 0

Полное издание в 3 томах, в коленкоровом переплете

£5 5 0

Bound in a superior manner, half-morocco, top edge gilt, 3 vols.

£6 12 0

Справочник инженера.

Справочник для контор и кают инженеров и офицеров паровых судов, состоящий из наблюдений, правил и таблиц для облегчения расчетов, которые приходится выполнять морским офицерам и инженерам, Дж. Саймонд Холланд, второе издание, 12mo, в коленкоровом переплете

3 0

Инженерное черчение.

Элементарный трактат об ортогональной проекции, представляющий собой новый метод преподавания науки механического и инженерного черчения, предназначенный для обучения инженеров, архитекторов, строителей, кузнецов, каменщиков и кирпичников, а также для использования в школах, с многочисленными иллюстрациями на дереве и стали, Уильям Биннс, ассоциированный член Института гражданских инженеров, бывший преподаватель класса механического черчения в Департаменте науки и искусства и в Горной школе, ранее профессор прикладной механики в Колледже гражданских инженеров и т. д., седьмое издание, 8vo, в коленкоровом переплете

9 0

Система механического черчения г-на Биннса успешно применяется во всех художественных школах Соединенного Королевства.

Инженерное черчение.

Второй курс ортогональной проекции; являющийся продолжением нового метода преподавания науки механического и инженерного черчения; с некоторыми практическими замечаниями о зубьях колес, проекции теней, принципах штриховки и практике выполнения чертежей в масштабе с реальных механизмов. Предназначен для обучения инженеров, архитекторов, строителей, кузнецов, каменщиков и кирпичников, а также для использования в научных школах и классах, с многочисленными иллюстрациями, Уильям Биннс, инженер-консультант, ассоциированный член Института гражданских инженеров, бывший преподаватель класса механического черчения в Департаменте науки и искусства и в Королевской горной школе; ранее профессор прикладной механики в Колледже гражданских инженеров и т. д., 8vo, в коленкоровом переплете

10 6

Карманный справочник инженера.

Карманный справочник справочников, представляющий собой объединенные справочники Моулсворта и Херста, напечатанные на индийской бумаге и переплетенные в один том, королевский формат 32mo, сафьян, позолоченные обрезы

12 6

Карманный справочник инженера.

Карманный справочник полезных формул и памятных записок для инженеров-строителей и механиков, Гилфорд Л. Моулсворт, член Института гражданских инженеров, инженер-консультант правительства Индии по государственным железным дорогам, восемнадцатое издание, пересмотренное, со значительными дополнениями автора; вместе с ценным вкладом по телеграфам Р. С. Бро, 32mo, дубленая кожа

6 0

То же, с проложенными листами в линейку для конторского использования

9 0

То же, напечатанное на индийской бумаге, для кармана жилета

6 0

Справочник цен для инженеров.

Иллюстрированное руководство по оборудованию и металлоконструкциям Эпплби, со стоимостью, эксплуатационными расходами и результатами, полученными при использовании паровых и ручных кранов, насосов, стационарных и передвижных паровых двигателей и различных других машин; с весом, размерами и т. д.; а также ценами на инструменты, металлоконструкции, припасы и материалы, необходимые инженерам-строителям и механикам, торговцам и другим лицам; вместе с многочисленными таблицами и памятными записками, братья Эпплби, инженеры, многие сотни ксилографий, 8vo, в коленкоровом переплете

12 6

Таблицы для инженеров.

Таблицы и памятные записки для инженеров Спона, отобранные и систематизированные Дж. Т. Херстом, гражданским инженером, автором «Справочника архитектурных инспекторов», «Плотницкого дела Тредголда в редакции Херста» и т. д., 64mo, дубленая кожа, позолоченные обрезы, второе издание

1 0

Или в коленкоровом футляре

1 6

Французские меры.

Французские меры и их английские эквиваленты, Джон Брук. Для использования инженерами, производителями железа, чертежниками и т. д., 18mo, дубленая кожа

1 0

«В серии компактных таблиц английские значения французских мер расположены от одного до тысячи миллиметров и от одного до ста метров; дроби дюйма, возрастающие по шестнадцатым долям, также приведены к французским значениям. Эта маленькая книга окажется полезной почти каждому инженеру». — Engineering.

Французская полировка.

Руководство по французской полировке, составленное французским полировщиком, содержащее сведения о протравливании древесины, промывке, подборе, улучшении, окраске, имитации, указания по протравливанию, проклейке, наполнению пор, шлифовке, спиртовому лакированию, французской полировке, указания по переполировке, королевский формат 32mo, в обложке

0 6

Газ.

Анализ, техническая оценка, очистка и использование светильного газа, преподобный У. Р. Боудич, магистр искусств, с ксилографиями, 8vo, в коленкоровом переплете

12 6

Газовые заводы.

Инструкции по управлению газовыми заводами, У. К. Холмс, инженер, 8vo, в коленкоровом переплете

4 0

Карманный справочник артиллериста.

Карманный справочник артиллериста Бриджеса, составленный капитаном Т. У. Бриджесом, Королевская артиллерия (в отставке), формат crown 32mo, дубленая кожа, 1 шилл.; или сафьян

1 6

Поручни.

Изготовление поручней под прямым углом к доске, без лекал для изгиба, как это было открыто и преподается в Институте механики в Ливерпуле, Джон Джонс, мастер по изготовлению лестниц, содержит семь таблиц с полными инструкциями по их выполнению, формат fol., в картонном переплете

6 0

Гидравлика.

Практическая гидравлика: серия правил и таблиц для использования инженерами и т. д., Томас Бокс, четвертое издание, многочисленные таблицы, формат post 8vo, в коленкоровом переплете

5 0

Железо.

Железо как строительный материал, составляющее руководство для студентов-инженеров, Уильям Поул, гражданский инженер, член Королевского общества, рисунки, формат post 8vo, в коленкоровом переплете

6 0

Железо и сталь.

Журнал Института железа и стали, под редакцией Джона Джонса, члена Геологического общества, и Дэвида Форбса, члена Королевского общества, выходит раз в полгода, 8vo, каждая часть

7 6

Индийское инженерное дело.

Индия и индийское инженерное дело, три лекции, прочитанные в Королевском инженерном институте в Чатеме в июле 1872 года, Джулиус Джордж Медли, подполковник Королевских инженеров, ассоциированный член Института гражданских инженеров, член Калькуттского университета, директор Колледжа гражданского строительства Томасона в Рурки, формат crown 8vo, в коленкоровом переплете

3 0

Кулисный механизм.

Кулисный механизм и механизм расширения с практической точки зрения, Н. П. Берг, инженер, иллюстрировано 90 таблицами и 229 ксилографиями, малый формат 4to, в изящном полусафьяновом переплете

£2 2 0

Механическое инженерное дело.

Механик и конструктор для инженеров, включающий ковку, строгание, разметку, долбление, формовку, токарную обработку, нарезание резьбы и т. д., Кэмерон Найт, иллюстрировано 96 таблицами формата 4to, содержащими 1147 иллюстраций, и 397 страницами текста, 4to, в коленкоровом переплете

£2 10 0

Или в полуфранцузском сафьяновом переплете

2 12 6

Механика.

Основные элементы практической механики, основанные на принципе работы, предназначенные для студентов-инженеров, Оливер Бирн, бывший профессор математики Колледжа гражданских инженеров, второе издание, иллюстрировано многочисленными ксилографиями, формат post 8vo, в коленкоровом переплете

7 6

Механика.

Принципы механики и их применение к первичным двигателям, военно-морской архитектуре, железным мостам, водоснабжению и т. д., У. Дж. Миллар, гражданский инженер, секретарь Института инженеров и судостроителей Шотландии, формат crown 8vo, в коленкоровом переплете

4 6

Метрические веса и меры.

Шкалы для быстрого сравнения британских и метрических весов и мер, А. Л. Ньюдигейт, магистр искусств, в аккуратном коленкоровом футляре

5 0

Военные термины.

Удобный словарь военных терминов, майор У. У. Ноллис, член Королевского географического общества, 93-й Сазерлендский горский полк, гарнизонный инструктор, столичный округ и т. д., 18mo, в коленкоровом переплете

2 0

Мельничная передача.

Практический трактат о мельничной передаче, колесах, валах, шкивах и т. д., для использования инженерами, Томас Бокс, формат post 8vo, в коленкоровом переплете, с 8 таблицами

5 0

Руководство мельника.

Практический справочник мельника и инженера, или таблицы для определения диаметра и мощности зубчатых колес, диаметра, веса и мощности валов, диаметра и прочности болтов и т. д., Томас Диксон, четвертое издание, 12mo, в коленкоровом переплете

3 0

Горное инженерное дело.

Практический трактат об угледобыче, Джордж Г. Андре, горный инженер-строитель, член Геологического общества, ассоциированный член Института гражданских инженеров, многочисленные таблицы, 2 тома, королевский формат 4to, в коленкоровом переплете

£3 12 0

Горное дело.

Записи по горному делу и металлургии; или факты и памятные записки для использования горным агентом и плавильщиком, Дж. Артур Филлипс и Джон Дарлингтон, формат crown 8vo, в коленкоровом переплете, иллюстрировано ксилографиями

4 0

Узкоколейные железные дороги.

Узкоколейные железные дороги, Ч. Э. Спунер, гражданский инженер, член Геологического общества, иллюстрировано 25 складными таблицами, 8vo, в коленкоровом переплете

12 6

Содержание:

Копия доклада, прочитанного в «Институте изобретателей» об узкоколейных железных дорогах — Фестиниогская железная дорога — Эксперимент на Фестиниогской железной дороге — Отчет капитана Тайлера — Железные дороги будущего — Преимущества, полученные от узкоколейных железных дорог — Железнодорожная колея — Узкоколейный подвижной состав — Битва колей — Индийские железнодорожные колеи и подвижной состав и т. д.

Пирология.

Пирология, или химия огня; наука, интересная для философа широкого профиля, и искусство бесконечной важности для химика, минералога, металлурга, геолога, агронома, инженера (горного, гражданского и военного) и т. д., Уильям Александр Росс, недавно майор Королевской артиллерии, с таблицами и ксилографиями, формат crown 4to, в коленкоровом переплете

£1 16 0

«Работа, которую мы без колебаний называем оригинальной и ценной. Автор не является химиком, обученным в ортодоксальной школе, вне которой нет спасения: к сфабрикованным результатам и недоказанным теориям он проявляет очень мало уважения. Мы можем настоятельно рекомендовать эту книгу аналитикам, пробирщикам, минералогам и всем лицам, интересующимся горным делом и металлургией». — Chemical News, 6 августа 1875 г.

Железнодорожное инженерное дело.

Руководство по железнодорожному инженерному делу для полевых и конторских работ, Чарльз П. Коттон, гражданский инженер, второе издание, пересмотренное и дополненное, формат post 8vo, в коленкоровом переплете

7 6

Ренни, сэр Джон.

Автобиография сэра Джона Ренни, бывшего президента Института гражданских инженеров, члена Королевского общества и т. д., под редакцией его сына, К. Г. К. Ренни, с портретом, 8vo, в коленкоровом переплете

12 6

Водохранилища.

О строительстве водосборных резервуаров в горных районах для снабжения городов или для других целей, К. Х. Бело, автор «Справочника Ливерпульского водопровода», таблицы, 8vo, в коленкоровом переплете

5 0

Подпорные стены.

Сверхнагруженные и различные формы подпорных стен, Дж. С. Тейт, рисунки, 8vo, в обложке

2 0

Канатное производство.

Трактат о канатном производстве, как оно практикуется на государственных и частных канатных дворах, с описанием производства, правил, таблиц весов и т. д., адаптированный для торговли, судоходства, горного дела, железных дорог, строителей и т. д., Р. Чепмен, бывший мастер у Messrs. Huddart and Co., Лаймхаус, и последний мастер-канатчик на верфи Его Величества в Дептфорде, второе издание, 12mo, в коленкоровом переплете

3 0

Санитарное инженерное дело.

Серия лекций, прочитанных в Инженерной школе в Чатеме. Раздел I. Воздух. Раздел II. Вода. Раздел III. Жилище. Раздел IV. Город и деревня. Раздел V. Удаление сточных вод. Обильно иллюстрировано. Дж. Бейли Дентон, гражданский инженер, член Геологического общества, почетный член сельскохозяйственных обществ Норвегии, Швеции и Ганновера, автор «Фермерских усадеб Англии», «Хранения воды» и т. д., королевский формат 8vo, в коленкоровом переплете

21 0

Санитарное инженерное дело.

Труды Ассоциации муниципальных и санитарных инженеров и инспекторов, том I, 1873-4, под редакцией Льюиса Анджелла, члена Института гражданских инженеров, члена Королевского института британских архитекторов и т. д., 8vo, в коленкоровом переплете

10 6

Сточные воды.

Справочник по утилизации сточных вод, Улик Ральф Берк, эсквайр, барристер, формат crown 8vo, в коленкоровом переплете

3 6

Эта работа рассматривает: I. Зло нынешней системы очистки сточных вод, загрязнение воды и растрату удобрений. II. Средства правовой защиты, уборные и зольники; система «Эврика»; системы Милана, Гул и Моула. III. Очистка сточных вод химическими средствами; эксперименты с известью; известь и хлорид железа; сульфат аммония; процесс Холдена; сульфат алюминия; персоли железа; процессы Блайта, Ленка, фосфатный, А.Б.С., Скотта и Хилле; фильтрация. IV. Орошение. С приложением, включающим закон об утилизации сточных вод.

Сточные воды.

Вопрос о сточных водах; об очистке и утилизации сточных вод, подготовке земли для орошения и для прерывистой нисходящей фильтрации, Дж. Бейли Дентон, член Института гражданских инженеров, член Геологического общества, 8vo, в обложке

2 0

Серебряные рудники.

Вазири Рупи, серебряная страна вазиров в Кулу: ее красоты, древности и серебряные рудники, включая поездку через нижний хребет Гималаев и ледники, Дж. Калверт, член Геологического общества, член Института гражданских инженеров, иллюстрировано картой и цветными таблицами, 8vo, в коленкоровом переплете

16 0

Золотник.

Золотник с практической точки зрения, Н. П. Берг, инженер, пятое издание, содержит 88 иллюстраций и 121 страницу текста, формат crown 8vo, в коленкоровом переплете

5 0

Золотник. Проектирование золотникового механизма.

Трактат о практическом методе проектирования золотникового механизма с помощью простого геометрического построения, основанного на принципах, изложенных в «Началах» Евклида, и включающий различные формы простого золотника и механизма расширения; вместе с кулисными механизмами Стивенсона, Гуча и Аллана, применяемыми либо для реверсирования, либо для комбинаций переменного расширения, Эдвард Дж. Коулинг Уэлч, член Института инженеров-механиков, формат crown 8vo, в коленкоровом переплете

6 0

Система, описанная в этой работе, позволяет любому чертежнику или мастеру «вывести» за несколько минут и с величайшей точностью все детали золотникового механизма без прибегания к моделям или другим подобным приспособлениям.

Паровые котлы.

Практический трактат о паровых котлах и котельном производстве, Н. П. Берг, член Института инженеров-механиков, иллюстрировано 1163 ксилографиями и 50 большими складными таблицами рабочих чертежей, королевский формат 4to, в полусафьяновом переплете

£3 13 6

Паровой двигатель.

Современное морское инженерное дело, примененное к гребным и винтовым двигателям; состоящее из 36 таблиц, 259 ксилографий и 403 страниц описательного материала, в целом являющееся изложением современной практики следующих фирм: Messrs. J. Penn and Sons; Maudslay, Sons, and Field; James Watt and Co.; J. and G. Rennie; R. Napier and Sons; J. and W. Dudgeon; Ravenhill and Hodgson; Humphreys and Tennant; Mr J. F. Spencer; и Messrs. Forester and Co. Н. П. Берг, инженер, 4to, в коленкоровом переплете

£2 5 0

Паровой двигатель.

Современные компаунд-двигатели, являющиеся дополнением к «Современному морскому инженерному делу», Н. П. Берг, член Института инженеров-механиков, многочисленные большие таблицы рабочих чертежей, 4to, в коленкоровом переплете

18 0

Следующие фирмы предоставили рабочие чертежи своих лучших и самых современных образцов двигателей, установленных на судах Королевского и торгового флотов: Messrs. Maudslay, Rennie, Watt, Dudgeon, Humphreys, Ravenhill, Jackson, Perkins, Napier, Elder, Laird, Day, Allibon.

Паровой двигатель.

Практический трактат о конденсации пара; содержится на 262 страницах текста и иллюстрирован 212 гравюрами, Н. П. Берг, инженер, королевский формат super 8vo, в коленкоровом переплете

£1 5 0

Паровой двигатель.

Практические иллюстрации сухопутных и морских двигателей, показывающие в деталях современные усовершенствования высокого и низкого давления, поверхностную конденсацию и перегрев, вместе с сухопутными и морскими котлами, Н. П. Берг, инженер, 20 таблиц в формате double elephant, folio, в коленкоровом переплете

£2 2 0

Паровой двигатель.

Карманный справочник практических правил для пропорций современных двигателей и котлов для сухопутных и морских целей, Н. П. Берг, пятое издание, пересмотренное, с приложением, королевский формат 32mo, дубленая кожа

4 6

Детали двигателя высокого давления, балансирного двигателя, конденсационного, морских винтовых двигателей, осциллирующих двигателей, клапанов и т. д., сухопутных и морских котлов, пропорции двигателей, полученные по правилам, пропорции котлов и т. д.

Крутые уклоны на железных дорогах.

Трактат об усовершенствованном методе преодоления крутых уклонов на железных дорогах, посредством которого обычный локомотив, способный тянуть заданный груз по уклону 1 к 80, может везти тот же груз по уклону 1 к 8, Генри Хэндисайд, 8vo, в обложке

1 0

Прочность балок.

О прочности балок, колонн и арок, рассмотренной с целью вывода методов определения практической прочности любого заданного сечения балки, колонны или арки из чугуна, кованого железа или стали, Б. Бейкер, многочисленные рисунки, формат crown 8vo, в коленкоровом переплете

9 0

Прочность балок.

Новые формулы для нагрузок и прогибов сплошных балок и ферм, Уильям Дональдсон, магистр искусств, ассоциированный член Института гражданских инженеров, 8vo, в коленкоровом переплете

4 6

Сахар.

Практический плантатор сахарного тростника; полное описание выращивания и производства сахара из тростника в соответствии с новейшими и наиболее совершенными процессами, описывающее и сравнивающее различные системы, применяемые в Ост- и Вест-Индии и проливах Малакки, а также относительные расходы и преимущества, связанные с каждой из них, являющееся результатом шестнадцатилетнего опыта плантатора сахара в этих странах, Леонард Рэй, эсквайр, с многочисленными иллюстрациями, 8vo, в коленкоровом переплете

10 6

Краткие логарифмы.

Краткие логарифмические и другие таблицы, предназначенные для облегчения практических расчетов и для решения арифметических задач в классе, 8vo, в обложке

1 0

То же, в коленкоровом переплете

1 6

Серная кислота.

Химия производства серной кислоты, Генри Артур Смит, рисунки, формат crown 8vo, в коленкоровом переплете

4 6

Геодезия.

Принципы и практика инженерной, тригонометрической, подземной и морской геодезии, Чарльз Борн, гражданский инженер, третье издание, многочисленные таблицы и ксилографии, 8vo, в коленкоровом переплете

5 0

Геодезия.

Практический трактат о науке земельной и инженерной геодезии, нивелировании, оценке объемов и т. д., с общим описанием нескольких инструментов, необходимых для геодезии, нивелирования, построения графиков и т. д., Х. С. Мерретт, 41 изящная таблица, с иллюстрациями и таблицами, королевский формат 8vo, в коленкоровом переплете, 2-е издание

12 6

Таблица логарифмов.

Таблица логарифмов натуральных чисел от 1 до 108 000, Чарльз Бэббидж, эсквайр, магистр искусств, стереотипное издание, королевский формат 8vo, в коленкоровом переплете

7 6

Таблицы квадратов и кубов.

Таблицы квадратов, кубов, квадратных корней, кубических корней, обратных величин всех целых чисел до 10 000 Барлоу, формат post 8vo, в коленкоровом переплете

6 0

Зубья колес.

Трактат Камю (М.) о зубьях колес, демонстрирующий наилучшие формы, которые могут быть им приданы для целей машиностроения, таких как мельничное и часовое дело, и искусство нахождения их чисел, перевод с французского, третье издание, тщательно пересмотренное и дополненное, с деталями современной практики мельников, производителей двигателей и других машинистов, Исаак Хокинс, иллюстрировано 18 таблицами, 8vo, в коленкоровом переплете

5 0

Телеграфия.

Журнал Общества телеграфных инженеров, включая оригинальные сообщения по телеграфии и электротехнике, под редакцией майора Фрэнка Болтона и Дж. Э. Приса, части I-XII, формат demy 8vo, в обложке, с ксилографиями, каждая

5 0

Будет продолжено ежеквартально.

Торпедная война.

Трактат о береговой обороне; основанный на опыте, полученном офицерами инженерного корпуса армии Конфедеративных Штатов, и составленный на основе официальных отчетов офицеров военно-морского флота Соединенных Штатов, сделанных во время Североамериканской войны с 1861 по 1865 год, фон Шелиха, подполковник и главный инженер Департамента Мексиканского залива армии покойных Конфедеративных Штатов Америки; с многочисленными изящными таблицами, имперский формат 8vo, в коленкоровом переплете, верхний обрез позолочен

15 0

Тревитик.

Жизнь Ричарда Тревитика (изобретателя парового двигателя высокого давления), с описанием его изобретений, Фрэнсис Тревитик, гражданский инженер, 2 тома, формат medium 8vo, в коленкоровом переплете, иллюстрировано стальным портретом, литографиями и многочисленными прекрасными ксилографиями, включая множество точных иллюстраций Корнуолла, его рудников и горного оборудования, цена снижена до

12 6

Турбина.

Практический трактат о конструкции горизонтальных и вертикальных водяных колес, с 11 таблицами, специально разработанный для использования рабочими-механиками, Уильям Каллен, мельник и инженер, второе издание, пересмотренное и дополненное, малый формат 4to, в коленкоровом переплете

12 6

Токарное дело.

Практика ручного точения по дереву, слоновой кости, раковине и т. д., с инструкциями по точению таких работ из металла, которые могут потребоваться в практике точения по дереву, слоновой кости и т. д., также приложение по декоративному точению, Фрэнсис Кампин, второе издание, с ксилографиями, формат crown 8vo, в коленкоровом переплете (книга для начинающих)

6 0

Золотниковые механизмы.

Трактат о золотниковых механизмах, с особым рассмотрением кулисных механизмов локомотивов, д-р Густав Цейнер, третье издание, пересмотренное и дополненное, перевод с немецкого, с особого разрешения автора, Мориц Мюллер, таблицы, 8vo, в коленкоровом переплете

12 6

Вентиляция.

Здоровье и комфорт при строительстве домов, или вентиляция теплым воздухом с помощью самодействующей силы всасывания, с обзором способа расчета тяги в дымоходах горячего воздуха и с некоторыми практическими экспериментами, Дж. Драйсдейл, доктор медицины, и Дж. У. Хейворд, доктор медицины, второе издание, с дополнением, формат demy 8vo, с таблицами, в коленкоровом переплете

7 6

Дополнение отдельно

0 6

Вес железа.

Табличные веса углового, таврового, бульбового и полосового железа для использования военно-морскими архитекторами и судостроителями, Чарльз Х. Джордан, член Института военно-морских архитекторов, 18mo, в обложке, второе издание

1 6

Деревообрабатывающие фабрики.

Об устройстве, уходе и эксплуатации деревообрабатывающих фабрик и оборудования, составляющее полное руководство оператора, Дж. Ричардс, инженер-механик, ксилографии, формат crown 8vo, в коленкоровом переплете

5 0

Деревообрабатывающие станки.

Трактат о конструкции и эксплуатации деревообрабатывающих станков, включая историю происхождения, прогресса и производства деревообрабатывающего оборудования, Дж. Ричардс, инженер-механик, 25 складных таблиц и почти 100 полностраничных иллюстраций английских, французских и американских деревообрабатывающих станков, находящихся в современном использовании, отобранных из проектов выдающихся инженеров, 4to, в коленкоровом переплете

£1 5 0

Цеховые рецепты.

Цеховые рецепты для использования производителями, механиками и научными любителями, Эрнест Спон, формат crown 8vo, в коленкоровом переплете

5 0

Royal 8vo, cloth, 7s. 6d.

Иллюстрированная книга цен Спона для инженеров и подрядчиков

на машины, инструменты, металлоконструкции и материалы подрядчиков. 1876.

Э. и Ф. Н. СПОН: ЛОНДОН И НЬЮ-ЙОРК.

Примечания транскриптора:

Пунктуация была стандартизирована после тщательного сравнения с другими случаями в тексте и консультаций с внешними источниками. Несоответствия в написании и использовании слов были сохранены, за исключением следующих случаев:

Стр. vii: 1) добавлена «P» к «(P)AGE». 2) ARRANGEMNET исправлено на ARRANGEMENT.

Стр. 5: deserve исправлено на deserves. «Эти несколько слов содержат истину, которая заслуживает»

Стр. 12: has исправлено на have. «Следует сожалеть, что не было книг» Helmotz исправлено на Helmholtz.

Стр. 47: counter shafts исправлено на countershafts. «промежуточные или контрприводные валы, расходы»

Стр. 57: breaks исправлено на brakes. «управлять железнодорожными тормозами?»

Стр. 59: separated исправлено на separate «Использование магнитных машин для отделения железных и латунных опилок или цеховых отходов»

Стр. 60: (4.) было сохранено, так как вопрос, по-видимому, включен после (3.)

Стр. 62: breaks исправлено на brakes «управляемые фрикционными тормозами»

Стр. 64: kind исправлено на kinds «в высоких зданиях для большинства видов производства»

Стр. 97: preventing исправлено на prevent «для предотвращения коробления отливок».

Стр. 100: Номер вопроса (8.) отсутствовал. Вопросы перенумерованы в соответствии с другими блоками вопросов.

Стр. 120: adapation исправлено на adaptation. «но они из-за такой адаптации не подходят для общих целей».

Стр. 151: does исправлено на do «Каким образом стандартные размеры»

Стр. 170: han исправлено на hand «чисто вопросы ручного мастерства»

Каталог:

Стр. 14: solvlng исправлено на solving