蒸汽錘
編輯蒸汽錘,也稱為落錘,是一種由蒸汽驅動的工業動力錘,用于鍛件成型和打樁等任務。通常,錘子連接到在固定氣缸內滑動的活塞上,但在某些設計中,錘子連接到沿固定活塞滑動的氣缸上。
蒸汽錘的概念由詹姆斯瓦特在1784年描述,但直到1840年才制造出xxx臺工作蒸汽錘以滿足鍛造越來越大的鋼鐵部件的需要。1843年,法國的弗朗索瓦·布爾登(Fran?oisBourdon)和英國的詹姆斯·納斯米斯(JamesNasmyth)就誰發明了這臺機器發生了激烈的爭執。Bourdon制造了xxx臺工作機器,但Nasmyth聲稱它是根據他的設計副本建造的。
蒸汽錘在許多工業過程中被證明是無價的。技術改進可以更好地控制所傳遞的力、更長的壽命、更高的效率和更大的功率。伯利恒鋼鐵公司于1891年制造的蒸汽錘產生了125噸的沖擊力。在20世紀,蒸汽錘在鍛造中逐漸被機械和液壓機取代,但有些仍在使用。壓縮空氣動力錘,早期蒸汽錘的后代,仍在制造中。
蒸汽錘的機制
編輯單作用蒸汽錘通過注入氣缸下部的蒸汽壓力升高,并在壓力釋放時在重力作用下下降。使用更常見的雙作用蒸汽錘,蒸汽也用于將柱塞向下推,對模具提供更強大的打擊。柱塞的重量范圍為225至22,500公斤(500至50,000磅)。被加工的模具被放置在一個位于砧座上的底模和一個連接在柱塞(錘子)上的頂模之間。
錘子會受到反復沖擊,這可能會導致鑄鐵部件斷裂。因此,早期的錘子是由許多用螺栓固定在一起的零件制成的。這使得更換損壞部件的成本更低,并且還賦予了它一定程度的彈性,從而降低了骨折的可能性。
蒸汽錘可能有一個或兩個支撐框架。單框架設計讓操作員可以在模具周圍移動更輕松,而雙框架可以支撐更強大的錘子。框架和砧座安裝在木梁上,通過吸收沖擊來保護混凝土地基。需要很深的地基,但大型蒸汽落錘仍會震動支撐它的建筑物。這可以通過反擊蒸汽錘來解決,其中兩個會聚的柱塞將頂部和底部模具驅動在一起。上柱塞被向下驅動,下柱塞被拉動或向上驅動。這些錘子產生很大的沖擊力,可以制造大型鍛件。它們可以安裝在比類似力的砧錘更小的基礎上。反擊錘在美國不常用,但在歐洲很常見。
對于一些早期的蒸汽錘,操作員用手移動閥門,控制每次打擊。與其他人一樣,閥門動作是自動的,允許快速重復錘擊。自動錘可以提供彈性打擊,其中蒸汽在向下沖程結束時緩沖活塞,或者沒有緩沖的死打擊。彈性打擊提供了更快的錘擊速度,但比死打擊的力量更小。機器可以根據工作要求在任何一種模式下運行。打擊的力量可以通過改變引入緩沖的蒸汽量來控制打擊。現代空氣/蒸汽錘每分鐘可提供高達300次打擊。
蒸汽錘的歷史
編輯詹姆斯瓦特注意到蒸汽錘的可能性(1736–1819)在他1784年4月28日的改進蒸汽機專利中。Watt描述了重型錘子或壓模,用于在沒有旋轉運動或輪子干預的情況下鍛造或沖壓鐵、銅或其他金屬或其他物質,通過固定錘子或壓模可以直接連接到發動機的活塞或活塞桿上。瓦特的設計將氣缸放在木梁的一端,錘子放在另一端。錘子不是垂直移動,而是在圓弧上移動。1806年6月6日,薩里的工程師W.Deverell申請了蒸汽動力錘子或壓模的專利。錘子將被焊接到包含在一個氣缸。來自鍋爐的蒸汽將進入活塞下方,將其提升并壓縮其上方的空氣。然后蒸汽將被釋放,壓縮空氣將迫使活塞向下。
1827年8月,JohnHague獲得了一項工作起重機和傾斜錘的方法的專利,該方法由擺動氣缸中的活塞驅動,空氣動力提供動力。由蒸汽機或其他動力源驅動的空氣泵在長氣缸的一端形成部分真空,大氣壓力將活塞推入氣缸的該端。當閥門反轉時,另一端形成真空,活塞朝相反方向受力。Hague為這種設計制作了錘子,用于刨平煎鍋。多年后,在討論空氣比蒸汽輸送動力的優勢時,人們回憶起海牙的空氣錘以如此驚人的速度工作,以至于無法看到錘子在哪里工作,效果似乎更像是給了一個持續的壓力。但是,無法調節打擊的力度。
發明
蘇格蘭工程師JamesNasmyth(1808-1890)和他的法國工程師Fran?oisBourdon(1797-1865)似乎很可能在1839年獨立地重新發明了蒸汽錘,他們都試圖解決鍛造軸和曲柄的相同問題,以應對越來越大的蒸汽用于機車和槳船的發動機。在Nasmyth1883年由SamuelSmiles撰寫的自傳中,他描述了IsambardKingdomBrunel的新跨大西洋輪船SSGreatBritain對槳軸的需求是如何產生的,具有30英寸(760毫米)直徑的軸,比以前鍛造的任何軸都大。他在1839年11月24日提出了他的蒸汽錘設計,繪制了一幅草圖,但當螺旋槳的實用性得到證明并且英國轉而采用這種設計時,迫切需要就消失了。Nasmyth向所有參觀者展示了他的設計。
Bourdon在1839年提出了他所謂的Pilon的想法,并為他的設計繪制了詳細的圖紙,他還向所有參觀過Adolphe和EugèneSchneider兄弟所擁有的LeCreusot作品的工程師展示了這些圖紙。然而,施耐德夫婦猶豫了1840年中期,Bourdon和EugèneSchneider參觀了英國的Nasmyth工廠,在那里他們看到了Nasmyth的草圖。這向Schneider證實了這個概念的可行性。1840年,Bourdon在LeCreusot的Schneider&Cie工廠制造了世界上xxx臺蒸汽錘。它重達2,500公斤(5,500磅)并提升到2米(6英尺7英寸)。施耐德家族于1841年為該設計申請了專利。
Nasmyth于1842年4月拜訪了LeCreusot。根據他的說法,Bourdon將他帶到了鍛造部門,這樣他就可以,如他所說,見到自己的孩子。Nasmyth說,事實上,它是我大腦的一個重擊孩子!1842年從法國回來后,Nasmyth在他位于英國曼徹斯特的帕特里克羅夫特鑄造廠制造了他的xxx臺蒸汽錘,毗鄰(當時是新的)利物浦和曼徹斯特鐵路以及布里奇沃特運河1843年,納斯米斯和波登之間就蒸汽錘的發明優先權發生了爭執。Nasmyth是一位出色的公關人員,他設法讓很多人相信他是xxx個。
早期改進
Nasmyth的xxx臺蒸汽錘,在他1842年12月9日的專利中描述,是為布拉德福德的LowMoor工廠制造的。他們拒絕了這臺機器,但在1843年8月18日接受了帶有自動齒輪的改進版本。羅伯特·威爾遜(1803-1882年),他還發明了螺旋槳,并且是Nasmyth的布里奇沃特工廠的經理,他發明了自動運動裝置,可以調整錘子的打擊力——這是一項至關重要的改進.一位早期作家談到威爾遜的裝備,......我會更自豪地說我是那個動作的發明者,然后說我曾在滑鐵盧指揮過一個團......納斯米斯的蒸汽錘可以現在可以在很大范圍內改變打擊的力量。Nasmyth喜歡在不打碎酒杯的情況下打碎放在酒杯中的雞蛋,然后一擊震動了整座大樓。
到1868年,工程師對原始設計進行了進一步改進。約翰康迪的蒸汽錘是為格拉斯哥的富爾頓制造的,它有一個固定的活塞和一個與錘子相連的移動氣缸。活塞是中空的,用于將蒸汽輸送到氣缸,然后將其移除。錘重6.5噸,沖程7.5英尺(2.3m)。康迪蒸汽錘用于鍛造IsambardKingdomBrunel的SSGreatEastern的軸。高速壓縮空氣錘在TheMechanics\'1865年的雜志,蒸汽錘的一種變體,用于無法使用蒸汽動力或需要非常干燥的環境。
BowlingIronworks蒸汽錘將蒸汽缸用螺栓固定在錘子的后部,從而降低了機器的高度。這些是由JohnCharlesPearce設計的,他在Nasmyth的幾年前為他的蒸汽錘設計申請了專利專利過期。巴黎的Marie-JosephFarcot提出了許多改進方案,包括蒸汽從上方作用的布置、增加打擊力、改進閥門布置以及使用彈簧和材料來吸收沖擊并防止破損。JohnRamsbottom發明了一種雙頭錘,兩個錘子水平移動,朝向放置在它們之間的鍛件。
使用相同的操作原理,Nasmyth開發了一種蒸汽動力打樁機。在德文波特首次使用時,進行了一場戲劇性的比賽。與傳統方法所需的十二小時相比,他的發動機在四分半鐘內打完一堆。很快發現,下落高度相對較短的錘子比較高的機器更有效。較短的機器可以在給定的時間內提供更多的打擊,即使每次打擊較小,也可以更快地打樁。它也減少了對樁的損壞。
Garforth和Cook設計的鉚接機是基于蒸汽錘。1851年在倫敦舉行的萬國博覽會的目錄中提到了Garforth的設計,有了這臺機器,一個男人和三個男孩就可以非常輕松地鉚接,并且在最牢固的方式,速度為每分鐘六顆鉚釘,或每小時三百六十顆。其他變體包括幫助從石英中提取鐵礦石的破碎機和在采石場的巖石上打孔以裝火藥的錘子。1883年關于現代蒸汽實踐的書說
蒸汽直接應用于鍛錘無疑是鍛造機械有史以來xxx的改進。它不僅簡化了在其發明之前進行的操作,而且增加了許多分支,并將鍛造技術擴展到了除蒸汽錘之外永遠無法達到的目的。......蒸汽錘......似乎完美地適應了不同的動力錘擊條件,似乎沒有什么需要......
后期發展
Schneider&Co.在1843年至1867年間制造了110臺不同尺寸和打擊率的蒸汽錘,但趨向于使用更大的機器來滿足大型火炮、發動機軸和裝甲板的需求,鋼越來越多地用于代替熟鐵。1861年,Fritz蒸汽錘在德國埃森的克虜伯工廠投入使用。50噸的沖擊力,多年來一直是世界上xxx大的。
有一個故事說,弗里茨蒸汽錘的名字來源于一位名叫弗里茨的機械師,阿爾弗雷德·克虜伯在1877年參觀威廉皇帝時向他介紹了他。克虜伯告訴皇帝,弗里茨對機器的控制非常完美,他可以讓他錘子掉落時不會傷害放置在塊中心的物體。皇帝立即將鑲有鉆石的手表放在木塊上,示意弗里茨啟動錘子。當機械師猶豫時,克虜伯告訴他弗里茨放飛!他照他說的做了,手表沒有受傷,皇帝把手表作為禮物送給了弗里茨。克虜伯說弗里茨放飛了!鐫刻在錘子上。
Schneiders最終看到了對巨大比例錘子的需求。Creusot蒸汽錘是施耐德公司于1877年在法國工業城鎮LeCreusot建造的巨型蒸汽錘。Creusot錘子的打擊能力高達100噸,是世界上最大和xxx大的錘子。為巴黎的世界博覽會(1878年)建造了一個木制復制品。1891年,美國伯利恒鋼鐵公司各州從施耐德購買了專利權,并制造了一個設計幾乎相同但能夠提供125噸重擊的蒸汽錘。
最終,巨大的蒸汽錘變得過時,被液壓和機械壓力機取代。壓力機以均勻的速度緩慢施加力,確保鍛件的內部結構均勻,沒有隱藏的內部缺陷。1877年的Creusot蒸汽錘現在作為Creusot城鎮廣場的紀念碑矗立著。一個原始的Nasmyth錘正對著他的鑄造建筑(現為商業園區)。博爾頓大學校園內矗立著一臺更大的Nasmyth&Wilson蒸汽錘。
蒸汽錘繼續用于將樁打入地下。循環蒸汽發生器提供的蒸汽比空氣更有效。然而,今天通常使用壓縮空氣而不是蒸汽。截至2013年,制造商繼續銷售空氣/蒸汽樁-驅動錘子。鍛造服務供應商也繼續使用基于經典設計的不同尺寸的蒸汽錘。
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