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HISTÓRIA DA TECNOLOGIA, TECNOLOGIA, OBJETOS AO REDOR DE NÓS
Máquina de fiação. História da invenção e produção
Diretório / A história da tecnologia, tecnologia, objetos ao nosso redor Os séculos XVIII e XIX foram marcados por um surto tecnológico sem precedentes. Ao longo de cento e cinquenta anos, muitas invenções brilhantes foram feitas, novos tipos de motores foram criados, novos meios de comunicação e transporte foram dominados, uma grande variedade de máquinas-ferramentas e máquinas foram inventadas. Na maioria dos ramos de produção, o trabalho manual foi quase completamente substituído pelo trabalho mecânico. A velocidade, a qualidade do processamento e a produtividade do trabalho aumentaram várias dezenas de vezes. Milhares de grandes empresas industriais apareceram nos países europeus desenvolvidos, novas classes sociais foram formadas - a burguesia e o proletariado.
A ascensão industrial foi acompanhada por grandes mudanças sociais. Como resultado, a Europa, e de fato o mundo inteiro, mudou além do reconhecimento no final do século XIX; a vida das pessoas não era mais como a que era no início do século XVIII. Talvez pela primeira vez na história, uma revolução tecnológica tenha afetado de forma tão visível e clara todos os aspectos da vida humana. Entretanto, o início desta grande revolução das máquinas está associado à criação de uma máquina de fiar automática - a primeira máquina amplamente utilizada na produção. Pode-se dizer que a máquina de fiar acabou sendo o protótipo de todas as máquinas e mecanismos subsequentes e, portanto, sua invenção, em seu significado, foi muito além da estrutura estreita da têxtil e da fiação. Em certo sentido, sua aparência simbolizava o nascimento do mundo moderno.
Fiar na forma em que foi descrito acima - com a ajuda de um fuso manual e uma roda de fiar - existiu por vários milênios e permaneceu durante todo esse tempo uma tarefa bastante complicada e demorada. A mão do fiandeiro, ao fazer movimentos monótonos de puxar, torcer e enrolar o fio, cansava-se rapidamente, a produtividade do trabalho era baixa. Portanto, um passo significativo no desenvolvimento da fiação ocorreu com a invenção de uma roda de fiar manual, que apareceu pela primeira vez na Roma antiga. Neste dispositivo descomplicado, a roda a, durante sua rotação, girava com a ajuda de um cordão sem fim uma roda de menores dimensões d, em cujo eixo era colocado um fuso b. O processo de fiar em uma roda de fiar de mão era o seguinte: a mão direita, com a ajuda de uma alça, girava a roda grande a, enquanto a mão esquerda, puxando um fio de um feixe de fibras, direcionava o fio ou obliquamente ao fuso (então torceu e torceu) ou sob uma linha reta.ângulo (então ele mesmo, estando pronto, enrolado em um fuso).
O próximo grande evento na história da fiação foi o aparecimento da roda auto-girante (por volta de 1530), cujo inventor é chamado de pedreiro Jurgens de Braunschweig. Sua roda de fiar foi acionada pelas pernas e liberou as duas mãos do trabalhador para o trabalho. O trabalho em uma roda auto-girante foi o seguinte. O fuso 1 foi firmemente conectado ao volante 2 e recebeu movimento da roda grande inferior 4. Este último foi conectado a um bloco montado de forma fixa no fuso. A bobina 3, em uma extremidade da qual foi fixado um bloco de menor diâmetro, foi colocada livremente no fuso. Ambos os blocos eram acionados pela mesma roda 4, mas o fuso e o volante conectados ao bloco maior giravam mais lentamente do que o carretel conectado ao bloco menor. Devido ao fato de a bobina girar mais rápido, a linha foi enrolada nela e a velocidade da linha enrolada foi igual à diferença entre as velocidades do fuso e da bobina. A fiandeira puxou as fibras da espiral com a mão e as torceu parcialmente com os dedos. A rosca antes de entrar no flyer se movia ao longo do eixo do fuso. Ao mesmo tempo, girou, isto é, torceu e fez completamente o mesmo número de revoluções que o fuso. Após passar pelo flyer 2, a rosca mudou de direção e foi para o carretel já em ângulo reto com o eixo do fuso. Assim, em comparação com uma roda de fiar convencional, uma roda de fiação automática permitia puxar, torcer e enrolar a linha simultaneamente.
A partir do processo de fiação, duas operações já foram mecanizadas aqui: torcer o fio e enrolá-lo em um carretel, mas a extração das fibras do verticilo e sua torção parcial ocorria manualmente. Isso atrasou muito todo o trabalho. Enquanto isso, no primeiro terço do século XVIII, foi criado um tear Kay aprimorado, o que possibilitou aumentar significativamente a velocidade da tecelagem. No novo tear, o tecelão ágil foi capaz de tecer tanto fio quanto seis fiandeiros experientes forneceram. Como resultado, surgiu uma desproporção entre fiação e tecelagem. As tecelãs começaram a sentir falta de fio, pois as fiandeiras não tiveram tempo de prepará-lo na quantidade certa. Não só o fio se tornou muito caro, mas muitas vezes era impossível obtê-lo a qualquer preço. E os mercados exigiam cada vez mais tecidos. Várias gerações de mecânicos se perguntaram em vão como melhorar a roda de fiar. Durante os séculos XVII e primeira metade do século XVIII, várias tentativas foram feitas para equipar a roda autogirante com dois fusos para aumentar sua eficiência. Mas era muito difícil trabalhar em uma roda de fiar, então essa ideia não ganhou popularidade. Ficou claro que a fiação em vários fusos ao mesmo tempo só seria possível quando a própria operação de estiramento das fibras fosse mecanizada. Esta difícil tarefa foi parcialmente resolvida pelo mecânico inglês John White, que inventou um dispositivo de exaustão especial em 1735. Segundo Marx, foi essa parte da máquina que determinou o início da revolução industrial. Sem fundos, White vendeu os direitos de sua notável invenção ao empresário Lewis Paul, que registrou uma patente para ela em 1738. Na máquina de Paul e White, os dedos humanos foram substituídos pela primeira vez por um par de rolos de "puxar" girando em velocidades diferentes. Um rolo tinha uma superfície lisa, enquanto o outro era áspero com uma superfície ondulada ou estofado com estopa. No entanto, antes de entrar nos rolos da máquina, as fibras de algodão tiveram que ser pré-tratadas - elas tiveram que ser colocadas paralelas umas às outras e puxadas para fora. (Isso foi chamado de "pentear" o algodão ou cardar.)
Paul e White tentaram mecanizar esse processo e criaram uma máquina de cardar especial. O princípio de seu funcionamento era o seguinte. O cilindro, equipado com ganchos em toda a sua superfície, girava em uma ranhura, que era equipada com dentes em seu lado interno. As fibras de algodão foram passadas entre o cilindro e a calha e assim penteadas.
Depois disso, o fio na forma de uma fita fina foi alimentado na máquina de fiação e aqui foi puxado primeiro nos rolos de estiragem e depois entrou no fuso, que girou mais rápido que os rolos e torceu em um fio. A primeira roda de fiar foi construída por Paul em 1741. Foi a primeira máquina de fiar da história. Aprimorando sua máquina, Paul e White começaram a passar o fio por vários rolos. Girando em velocidades diferentes, eles o puxaram em um fio mais fino. Do último par de rolos, o fio entrou no fuso. Em 1742, White construiu uma máquina que girava em 50 fusos ao mesmo tempo e era conduzida por dois burros. Como os eventos subsequentes mostraram, os rolos de tração que ele inventou acabaram sendo uma inovação extremamente bem-sucedida. Mas, em geral, seu carro não foi amplamente utilizado. Era muito caro e complicado para um artesão solitário. Uma aguda escassez de fios continuou a ser sentida nos anos seguintes. Este problema foi parcialmente resolvido apenas após a criação da máquina de fiação Hargreaves. Hargreaves era um tecelão. Sua esposa fazia fio para ele, e o que ela conseguia fiar em um dia não era suficiente para ele. Por isso, ele pensou muito em como o trabalho dos spinners poderia ser acelerado. O acaso veio em seu auxílio. Um dia, a filha de Hargreaves, Jenny, acidentalmente derrubou uma roda de fiar, mas sua roda continuou a girar, e o fuso continuou a girar o fio, embora estivesse na posição vertical e não na horizontal. Hargreaves imediatamente explorou essa observação e construiu uma máquina em 1764 com oito fusos verticais e uma roda. Ele nomeou o carro "Jenny" após o nome de sua filha. Ela não trouxe ao seu criador nem dinheiro nem felicidade. Pelo contrário, a invenção de Hargreaves causou um alvoroço entre os fiandeiros - eles previram que a máquina os deixaria sem trabalho. Um grupo de pessoas excitadas invadiu a casa de Hargreaves um dia e destruiu o carro. O próprio inventor e sua esposa escaparam por pouco da represália. Mas isso, é claro, não conseguiu impedir a disseminação da fiação mecânica - apenas alguns anos depois, "Jenny" foi usada por milhares de artesãos.
Como a máquina de White, "Jenny" exigia pré-tratamento das fibras de algodão. O curativo do fio ocorreu aqui a partir de uma fita de algodão penteado. As espigas com a mecha foram colocadas sobre uma armação inclinada (a inclinação servia para facilitar o enrolamento da mecha). Em vez dos rolos de tração de White, Hargreaves usou uma prensa especial composta por dois blocos de madeira. Os fios da mecha das espigas passavam por uma prensa de tiragem e eram presos aos fusos. Os fusos, nos quais o fio acabado foi enrolado, estavam em uma estrutura fixa no lado esquerdo da máquina. No fundo de cada fuso havia um bloco, em torno do qual havia um cabo de acionamento jogado sobre o tambor. Este tambor estava localizado na frente de todos os blocos e fusos e era acionado por uma grande roda girada manualmente. Assim, a roda grande girou todos os fusos. O fiandeiro movia o carro da prensa de estiragem com uma mão e com a outra girava a roda que acionava os fusos. A operação da máquina consistia nos seguintes processos: a prensa era fechada e retraída dos fusos - como resultado, a rosca era puxada. Ao mesmo tempo, o fiandeiro girou a roda, colocou os fusos em movimento e eles torceram o fio. No final da retirada, o carro parou e os fusos continuaram a girar, fazendo torções adicionais. Depois disso, o carro foi alimentado de volta aos fusos, todos os fios foram levemente dobrados com um fio especial para que entrassem na posição de enrolamento. Durante o curso de retorno do carro com uma prensa aberta, as roscas foram enroladas em torno dos fusos devido à rotação deste último. A prensa Hargreaves essencialmente substituiu a mão do trabalhador. Todo o trabalho se reduzia basicamente a três movimentos: à rotação da roda motriz, ao movimento retilíneo do carro para frente e para trás e à flexão do fio. Ou seja, o homem desempenhava apenas o papel de propulsor e, portanto, no futuro, tornou-se possível substituir o trabalhador por outras fontes de energia mais permanentes e poderosas. O significado notável da invenção de Hargreaves foi que tornou possível a manutenção de vários fusos por um trabalhador. Sua primeira máquina tinha apenas oito fusos. Então ele aumentou seu número para 16. Mas mesmo durante a vida de Hargreaves, as máquinas "Jenny" apareceram com 80 fusos. Essas máquinas não podiam mais ser acionadas por um trabalhador e começaram a ser conectadas a um motor hidráulico. Devido à simplicidade do design e baixo custo, bem como a capacidade de usar um acionamento manual, "Jenny" tornou-se difundido. Nos anos 90 do século 20, já havia mais de XNUMX mil rodas de fiar "Jenny" na Inglaterra. A maioria deles pertencia a tecelões solteiros. O menor deles fazia o trabalho de seis ou oito trabalhadores. Foi a primeira máquina da história a ser produzida em massa. A máquina de Hargreaves ajudou até certo ponto a superar a fome da fiação e contribuiu para um forte aumento da produção na Inglaterra, mas ainda não era exatamente o que era necessário. O dispositivo de escape "Jenny" provou ser imperfeito. Devido ao desenho insuficiente, o fio ficou fino, mas fraco. Para maior resistência do tecido, os tecelões tinham que adicionar fio de linho ao fio. Uma máquina mais bem-sucedida logo foi criada por Arkwright. Era uma combinação do mecanismo de escape de White com o aparato de torção e enrolamento da roda auto-girante de Jurgens. Por profissão, Arkwright era barbeiro em Bolton, Inglaterra. A maioria de seus clientes eram fiandeiros e tecelões de pequena escala. Um dia, Arkwright testemunhou os tecelões falando sobre o fato de que o linho era tecido com fios de linho intercalados com fios de algodão, já que a máquina de Hargreaves não era capaz de fornecer muito fio e seus fios não tinham resistência suficiente. Pouco tempo depois, Arkwright comprou uma máquina Jenny, estudou-a e convenceu-se de que poderia construir outra que girasse mais rápido e melhor. Ele foi direto ao assunto e, de fato, conseguiu construir uma roda de fiar que executava de forma totalmente automática todos os processos. O fiandeiro tinha apenas que garantir que material suficiente fosse alimentado na máquina e conectar os fios quebrados.
O trabalho na máquina Arkwright prosseguiu da seguinte forma: a roda motriz girava os fusos com panfletos. A mecha, pré-fabricada em algodão, era colocada sobre espigas, que eram colocadas em um eixo horizontal no topo do tear. A fita errante de fibras de algodão entrou nos rolos de estiragem localizados na frente das espigas. Em cada par, o rolo inferior era de madeira, corrugado, e o superior era coberto com couro. Cada par subsequente de rolos girava mais rápido que o anterior. Os rolos superiores foram pressionados contra os inferiores por pesos. O fio alongado saiu do último par de rolos, passou pelos ganchos do panfleto e enrolou-se no fuso. A fim de obter o atraso das bobinas sentadas nos fusos dos folhetos, as bobinas foram um pouco atrasadas por um fio que passava pelas ranhuras das polias na parte inferior de cada bobina. Como resultado, foram obtidos fios de tal força que a partir de agora foi possível fazer tecidos de algodão puro, sem qualquer mistura de linho. Na máquina descrita, o princípio da continuidade do trabalho foi totalmente implementado, por isso foi chamada de máquina de água. Arkwright acabou sendo não apenas um inventor de sucesso, mas também um homem de negócios inteligente. Em uma comunidade com dois comerciantes, ele construiu sua própria fiação e, em 1771, abriu uma segunda fábrica em Cromford, onde todas as máquinas eram movidas por uma roda d'água. Logo a fábrica cresceu para o tamanho de uma grande empresa. Em 1779 tinha vários milhares de fusos e empregava 300 trabalhadores. Sem parar por aí, Arkwright fundou várias outras fábricas em diferentes partes da Inglaterra. Em 1782, já empregava 5000 trabalhadores, e seu capital era estimado em 200 mil libras esterlinas. Arkwright continuou a trabalhar em novas máquinas que mecanizariam todo o processo de processamento do fio. Em 1775, ele recebeu uma patente para vários mecanismos auxiliares de uma só vez. Os principais foram: carda, pente móvel, maçaroqueira e alimentador. A carda era composta por três tambores e servia para pentear o algodão. (Esta foi uma melhoria na máquina de White.) O pente móvel foi usado como um complemento à máquina de cardar - foi usado para remover o algodão cardado dos tambores. A maçaroqueira transformava o algodão penteado em uma mecha cilíndrica pronta para ser processada na máquina de fiação. O alimentador era uma teia móvel que entregava o algodão à máquina de cardar para processamento. Nos anos seguintes, a fama de Arkwright foi ofuscada por acusações de roubo de invenções de outras pessoas. Vários processos mostraram que todas as máquinas que ele patenteou não foram realmente inventadas por ele. Então, descobriu-se que a máquina de água giratória foi inventada pelo relojoeiro John Kay, a máquina de cartão foi inventada por Daniel Born, o dispositivo de energia foi inventado por John Lees. Em 1785, todas as patentes de Arkwright foram canceladas, mas a essa altura ele já havia se tornado um dos fabricantes ingleses mais ricos. Em 1772, o mecânico Wood cria uma máquina onde o dispositivo de exaustão é estacionário e os fusos se movem, ou seja, ocorre um processo oposto ao que ocorre na máquina de Hargreaves. Aqui a fita, que é o objeto do trabalho, ocupa uma posição passiva, e o fuso (ferramenta de trabalho) é amplamente acionado. A prensa de desenho, permanecendo estacionária, fecha e abre, e os fusos não apenas giram, mas também se movem.
O último ponto na criação de uma máquina de fiação universal foi colocado pelo tecelão Samuel Crompton, que criou as chamadas mulas. Ele combinou os princípios da "Jenny" e da máquina de água de Arkwright.
Em vez da prensa Hargreaves, Crompton usou rolos de tração. Além disso, foi introduzida uma carruagem que se movia para frente e para trás. Eixos foram colocados na carruagem. Quando o carro com os fusos se afastou dos rolos, os fusos puxaram ainda mais e torceram o fio. Quando o carro se aproximou dos rolos, o fio torceu e enrolou no fuso. Enquanto a máquina de água produzia fios fortes, mas grossos, e a Jenny, fios finos, mas fracos, as mulas de Crompton produziam fios fortes, mas finos. Autor: Ryzhov K.V.
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