Información sobre humanos usando máquinas
La maquinaria comienza con las herramientas, y las herramientas son máquinas simples.
Las primeras herramientas fabricadas por el hombre fueron cuchillos de piedra, hachas y martillos.
Todo tipo de maquinaria compleja y sofisticada en los tiempos modernos se ha desarrollado gradualmente a partir de herramientas simples en la antigüedad.
En la antigüedad, debido al transporte inconveniente y a los pocos intercambios culturales, el desarrollo mecánico de varias regiones culturales básicamente independientes del mundo, como Asia Oriental, Asia Meridional, Asia Occidental y Europa, variaba.
Por ejemplo, la antigua maquinaria china se originó temprano y se desarrolló rápidamente. Estuvo a la vanguardia mundial en los siglos XIII y XIV. Se desarrolló de forma independiente con poco contacto con otras regiones.
Antes del 3000 a.C. (el período prehistórico), la gente utilizaba ampliamente herramientas hechas de piedra y hueso.
Las herramientas para mover objetos pesados incluyen rodillos, palancas y toboganes, como los utilizados en la construcción de las pirámides en el antiguo Egipto.
Poco después del año 3500 a.C., existían carros con ruedas en Sumeria, Babilonia, Cuba. Estos carros se fabricaban con ruedas instaladas debajo de rieles deslizantes.
Las herramientas importantes en la historia temprana fueron el taladro de arco y la plataforma giratoria para la fabricación de cerámica.
Un taladro de arco consta de una broca de pedernal, una varilla de perforación, una funda y una cuerda de arco.
Tire del arco hacia adelante y hacia atrás para girar el tubo de perforación para perforar, escariar e encender.
El taladro de arco se convirtió posteriormente en el torno de arco, convirtiéndose en una herramienta más eficiente.
A principios de la tercera a la sexta dinastía de Egipto (alrededor de 2686 a. C. ~ 265438 + 081 a. C.), se utilizaban en la agricultura arados de madera primitivos y hoces de metal tiradas por bueyes.
La forja se utiliza a menudo para fabricar herramientas de cobre.
Hacia el 2500 a.C. se empezaron a utilizar en Europa y Asia carruajes de madera de dos y cuatro ruedas.
Se encontraron carros de dos ruedas en tumbas del antiguo Egipto alrededor del año 1500 a.C.
En Siria se fabricó un molino manual para moler mijo en el año 1200 a.C.
En el proceso de construcción y carga de materiales se han utilizado herramientas sencillas como palancas, rodillos de cuerda y comederos horizontales.
La polea apareció por primera vez en el siglo XVI a.C., y los asirios la utilizaban como herramienta de tiro con arco en sus castillos.
El cabrestante se utilizaba originalmente para extraer mineral de las minas y de los pozos.
En esta época también se habían desarrollado y aplicado inicialmente maquinaria de fluidos como relojes de agua egipcios, sifones, cajas de explosión y bombas de pistón.
El período de la antigua Grecia y Roma comprendido entre el 600 a.C. y el 400 d.C. se denomina período cultural clásico.
Durante este período nacieron en la antigua Grecia algunos filósofos y científicos famosos, que hicieron destacadas contribuciones al desarrollo de la maquinaria antigua.
Por ejemplo, la teoría del erudito Hiro sobre cinco máquinas simples (palancas, cuñas, poleas, ejes e hilos) que empujan objetos pesados sigue siendo relevante hoy en día.
Las herramientas de carpintería mejoraron mucho durante este periodo. Además del conjunto completo de herramientas comúnmente utilizadas en la carpintería, como hachas, sierras de arco, taladros de arco, palas y cinceles, también se han desarrollado taladros de bolas, martillos de garras que pueden sacar clavos y sierras dobles para talar.
Los tornos de eje largo y los tornos de bicicleta también son muy utilizados en la fabricación de muebles y radios de ruedas.
Los tornos para bicicletas se utilizaron hasta la Edad Media, sentando las bases para el desarrollo de los tornos modernos.
El estampado de monedas también fue un logro importante en el procesamiento de metales durante este período y fue el germen de la tecnología moderna de producción en masa.
Pero con la caída del Imperio Romano, esta tecnología se perdió durante cientos de años.
Hacia el siglo I a.C., los antiguos griegos fabricaban molinos de rueda de piedra basados en molinos manuales.
Este es un progreso mecánico y mecánico.
Más o menos en la misma época, la antigua Roma también desarrolló molinos tirados por burros y molinos de ruedas de piedra similares.
La primera aplicación de trenes de engranajes en Europa se instaló en odómetros utilizados para registrar el kilometraje de los carros.
Se ha vuelto más común en esta época la aplicación del principio de palanca en maquinaria, como poleas, poleas compuestas, etc., utilizadas para levantar objetos pesados en edificios.
También se mejoraron los carros y carros.
El desarrollo de maquinaria de fluidos y maquinaria eléctrica durante este período es el siguiente: en primer lugar, se ha ampliado el ámbito de aplicación de las herramientas de elevación de agua con cáscara de naranja y las ruedas hidráulicas de cangilones, como el corredor y Northwater; molino, ha sido creado. El primero utiliza un tornillo giratorio para elevar el agua desde un lugar bajo a un lugar alto, y se utilizó principalmente para el suministro de agua de Roma. El segundo utiliza el flujo de agua para empujar un impulsor cuadrado para moler granos y hacerlos girar, con menos de medio caballo de fuerza. .
El molino de agua más potente es el Víctor Rubia. La rueda hidráulica es impulsada por el flujo de agua descendente. Seleccionando adecuadamente el número de dientes del engranaje, se puede ajustar la velocidad del molino de agua. Su potencia era de unos tres caballos de fuerza y luego aumentó a cincuenta caballos de fuerza, lo que lo convirtió en el motor más poderoso de su época.
Durante este período también se desarrollaron bombas de presión y bombas de succión compuestas por pistón y cilindro.
Las bombas de presión Philo se utilizaron por primera vez para extinguir incendios. Posteriormente aparecieron las bombas de succión y de presión para bombear agua de los pozos, así como las bombas de pistón de doble cañón utilizadas por los romanos para extinguir incendios.
Los motores térmicos en esta época aparecían principalmente como juguetes de los eruditos y filósofos griegos.
En el siglo I d.C., la bola giratoria de Hong (también llamada Rueda del Dios del Viento) es un ejemplo.
El vaporizador en la parte inferior de la bola giratoria se llena con agua y se le conecta una bola hueca a través de un ramal.
La bola tiene dos boquillas tangenciales en direcciones opuestas.
Cuando el fuego arde debajo de la olla y el agua en la bola hierve y se convierte en vapor, si el empuje de reacción del chorro generado es lo suficientemente grande, empujará la bola para que gire continuamente.
La bola giratoria es mundialmente famosa por ser el primer dispositivo que convierte la presión del vapor en potencia mecánica, y puede que haya sido el primer dispositivo en aplicar el principio de la reacción del chorro.
El período comprendido entre el 400 y el 1500 d.C. pertenece a la Edad Media, el período anterior al 1000 es la Alta Edad Media, el período del 1000 al 1500 es el período tardío y los siguientes 250 años son el período cercano. la Revolución Industrial.
La Alta Edad Media duró unos 600 años. Debido a la depresión de la cultura clásica en la antigua Grecia y Roma, el desarrollo de la tecnología mecánica cayó en un largo estancamiento.
Más tarde, con el desarrollo de la agricultura y la industria artesanal, países como Italia, Francia y el Reino Unido establecieron universidades una tras otra para desarrollar las ciencias naturales y las humanidades y cultivar talentos. Al mismo tiempo, absorbió la ciencia y tecnología avanzadas de China, Japón y Japón en ese momento, y la tecnología mecánica comenzó a recuperarse y desarrollarse.
Primero, Europa occidental fundió arrabio a partir de carbón y lo convirtió en piezas fundidas de gran tamaño.
Con el desarrollo de las turbinas hidráulicas, hubo suficiente potencia para impulsar grandes fuelles hechos de cuero para obtener temperaturas de fusión más altas. Los talleres para fundir cañones y relojes también aumentaron gradualmente, y el peso de las piezas fundidas también aumentó gradualmente. .
En la agricultura, durante la época romana, se utilizaba un arado con vertedera cóncava curva en lugar del arado partido y afilado.
En esta época también apareció el taladro manual, cuya estructura muestra que el principio del mecanismo de manivela se ha utilizado en maquinaria.
Entre la maquinaria de procesamiento se encuentra un gran torno de ruedas.
En el siglo XII y la segunda mitad del XIII aparecieron los relojes primitivos y los relojes de volante con escapes de cuerda.
El reloj de volante fue el primer reloj mecánico práctico, equipado con manecillas de hora y segundero, lo que indica el mayor desarrollo del sistema de engranajes del reloj y su uso generalizado en los hogares europeos en el siglo XV.
Los relojes se fabricaban antes del 1500 d.C.
Una mejora importante es el uso de resortes helicoidales en lugar de pesas para generar electricidad y la adición de un mecanismo de trinquete.
El éxito de los relojes mecánicos no es sólo una necesidad para la civilización moderna, sino que también impulsa la tecnología de fabricación de piezas de precisión.
Más tarde, los relojes mecánicos y los relojes de pulsera se mejoraron ampliamente, por ejemplo, los relojes de péndulo simples reemplazaron a los relojes de péndulo originales.
En 1676, Gran Bretaña fabricó dos relojes de precisión con diferentes longitudes de péndulo para el Observatorio de Greenwich.
Los relojes de bolsillo de esta época utilizaban piezas bimetálicas para solucionar el problema de la compensación de temperatura del volante.
En cuanto a maquinaria de fluidos, existen turbinas hidráulicas de carrera descendente o ascendente (molinos de agua), así como molinos de viento y turbinas.
La turbina horizontal de tiro descendente fue una mejora del antiguo molino de agua y se utilizó como fuente de energía para la minería, la trituración y la fundición en los siglos XII y XIII.
Después de mejoras, esta turbina se convirtió en una gran turbina de corriente ascendente en el siglo XIV, utilizada para levantar mineral.
Durante este período, Europa occidental logró grandes avances en la utilización de la energía hidráulica y el número de talleres de turbinas aumentó rápidamente.
De 1500 a 1750, la tecnología mecánica se desarrolló muy rápidamente.
El progreso en materiales se refleja principalmente en el uso de acero, especialmente arrabio, en lugar de madera para fabricar máquinas, instrumentos y herramientas.
Al mismo tiempo, para resolver el problema del transporte en la minería, Gran Bretaña desarrolló vagones tirados por caballos alrededor de 1770.
Primero se utilizaron barandillas de madera, pero posteriormente fueron sustituidas por barandillas.
Durante este período, las máquinas herramienta también lograron muchos logros, como la fabricación de maquinaria rodante hidráulica y varios tipos de máquinas herramienta, como máquinas cortadoras de engranajes, tornos de hilo, pequeñas rectificadoras de pedal y lentes para pulir instrumentos ópticos. máquina.
Durante este período también se desarrollaron las bombas de agua, utilizadas principalmente para resolver los problemas de drenaje de minas y suministro de agua urbana en ese momento, incluidas las bombas de drenaje de minas, bombas de avance (1588) y bombas centrífugas (1689). .
En ese momento, Italia inventó el compresor de aire hidráulico (comúnmente conocido como caja de viento de agua), que puede usarse como soplador para la fabricación de acero, reemplazando al antiguo tigre de cuero.
1759 Aparece de nuevo un gran soplador.
La maquinaria impulsada por el viento, como los molinos de viento, se ha generalizado y su número ha aumentado. Sólo en el Reino Unido hay miles de ellos, que se utilizan para moler, bombear agua y serrar madera.
En cuanto a maquinaria eléctrica, en 1698, la bomba de vapor minera fabricada por Savery en Inglaterra recibió el nombre de "Miner's Friend" y fue pionera en el uso del vapor para realizar trabajo.
En 1705, Newcomen de Inglaterra inventó la máquina de vapor atmosférica. Aunque no fue perfecta, fue la primera máquina de vapor que funcionó de manera relativamente confiable y se usó principalmente para levantar agua, con una potencia de seis caballos de fuerza. Este tipo de máquina de vapor fue popular en Europa antes de 1750 y luego se extendió a los Estados Unidos.
Durante este periodo nace la ciencia de la ingeniería en Europa.
Muchos científicos, como Newton, Galileo, Leibniz, Boyle, Hooke, etc., sentaron diversas bases teóricas para esta nueva ciencia.
Para fomentar la invención, Italia e Inglaterra establecieron agencias de patentes en 1474 y 1561 respectivamente.
En la década de 1660 se crearon sociedades científicas como la Royal Society.
El Reino Unido comenzó a publicar informes científicos en 1665 y Francia estableció la Academia Francesa de Ciencias aproximadamente al mismo tiempo.
Rusia y Alemania también establecieron la Academia de Ciencias de Rusia y la Academia de Ciencias de Berlín en 1725 y 1770 respectivamente.
Estas instituciones académicas rompieron los grilletes de la iglesia en ese momento, discutieron libremente e intercambiaron opiniones académicas y resultados experimentales, promoviendo así en gran medida el desarrollo de la ciencia, la tecnología y la ingeniería mecánica.