Prezantimi
Deri në gjysmën e dytë të shekullit të 18-të, njerëzit përdornin kryesisht motorë uji për nevojat e prodhimit. Që nga transferimi i lëvizjes mekanike nga rrota e ujit në distanca të gjata e pamundur, të gjitha fabrikat duhej të ndërtoheshin në brigjet e lumenjve, gjë që nuk ishte gjithmonë e përshtatshme. Për më tepër, për funksionimin efikas të një motori të tillë, shpesh kërkohej punë përgatitore e shtrenjtë (ndërtimi i pellgjeve, ndërtimi i digave, etj.). Rrotat e ujit kishin edhe disavantazhe të tjera: kishin fuqi të ulët, puna e tyre varej nga stina dhe ishte e vështirë të rregullohej. Gradualisht, nevoja për një motor thelbësisht të ri filloi të ndihej: i fuqishëm, i lirë, autonom dhe lehtësisht i kontrollueshëm. Motori me avull u bë vetëm një motor i tillë për një shekull të tërë.
Avulli mashimna- motor ngrohje djegia e jashtme duke e shndërruar energjinë e avullit të ndezur në punën mekanike të lëvizjes reciproke të pistonit dhe më pas në lëvizjen rrotulluese të boshtit. Në një kuptim më të gjerë, një motor me avull është çdo motor me djegie të jashtme që konverton energjinë e avullit në punë mekanike.
Historia e krijimit të motorëve me avull
Ideja e një motori me avull u nxit pjesërisht nga shpikësit e tij nga dizajni i një pompe uji me piston, e cila ishte e njohur që në antikitet.
Parimi i funksionimit të tij ishte shumë i thjeshtë: kur pistoni ngrihej lart, uji thithej në cilindër përmes një valvule në fund të tij. Valvula anësore që lidh cilindrin me tubin ngritës ishte e mbyllur në atë kohë, pasi uji nga ky tub gjithashtu u përpoq të hynte në cilindër dhe në këtë mënyrë mbylli këtë valvul. Kur pistoni u ul, filloi të shtypte ujin në cilindër, për shkak të të cilit valvula e poshtme u mbyll dhe valvula anësore u hap. Në këtë kohë, uji nga cilindri furnizohej në tubin ngritës. Në një pompë pistoni, puna e marrë nga jashtë harxhohej për lëvizjen e lëngut përmes cilindrit të pompës. Shpikësit motorr me avull u përpoq të përdorte të njëjtin ndërtim, por vetëm në drejtim i kundërt... Cilindri i pistonit është në zemër të të gjithë avullit motorët me piston... Motorët e parë me avull, megjithatë, nuk ishin aq motorë sa pompa me avull që përdoreshin për të pompuar ujin nga minierat e thella. Parimi i funksionimit të tyre bazohej në faktin se pas ftohjes dhe kondensimit të tij në ujë, avulli zinte hapësirë 170 herë më pak se në një gjendje të nxehtë. Nëse e zhvendosni ajrin nga ena me avull të ndezur, e mbyllni dhe më pas ftohni avullin, presioni brenda enës do të jetë shumë më i vogël se jashtë. Presioni i jashtëm atmosferik do të ngjesh një enë të tillë dhe nëse në të vendoset një piston, ai do të lëvizë nga brenda me një forcë më të madhe, aq më e madhe është sipërfaqja e saj.
Për herë të parë, një model i një makine të tillë u propozua në 1690 nga Papen. Denis Papen ishte asistent i Huygens-it dhe nga viti 1688 profesor i matematikës në Universitetin e Marburgut. Ai kishte idenë të përdorte formën e një cilindri të zbrazët për një motor atmosferik me një piston që lëvizte në të. Papen u përball me detyrën për ta bërë pistonin të kryente punën me forcën e presionit atmosferik. Në 1690 u krijua në parim projekt i ri motorr me avull. Kur nxehej, uji në cilindër u shndërrua në avull dhe e çoi pistonin lart. Nëpërmjet një valvule të veçantë, avulli shtynte ajrin dhe kur avulli kondensohej, krijohej një hapësirë e rrallë; presioni i jashtëm e shtyu pistonin poshtë. Ndërsa zbriste, pistoni tërhoqi një litar me një ngarkesë pas tij. Papen e vendosi cilindrin e makinës vertikalisht sepse cilindri-valvula nuk mund të kryente funksionin e tij në asnjë pozicion tjetër. Motorri papen punë e dobishme performoi dobët, sepse nuk mund të kryente veprime të vazhdueshme. Për të detyruar pistonin të ngrinte peshën, ishte e nevojshme të manipulohej shufra dhe tapa e valvulës, të zhvendosej burimi i flakës dhe të ftohej cilindri me ujë.
Përmirësimi i makinave avull-atmosferike u vazhdua nga Thomas Severi. Në vitin 1698, Thomas Severi shpiku pompën e avullit për pompimin e ujit nga minierat. “Shoku i tij i minatorëve” punonte pa piston. Thithja e ujit bëhej nga kondensimi i avullit dhe krijimi i një hapësire të rrallë mbi nivelin e ujit në enë. Severi ndau bojlerin nga ena ku ndodhi kondensimi. Ky motor me avull kishte efikasitet të ulët, por gjithsesi gjeti përdorim të gjerë.
Por më i përdoruri në gjysmën e parë të shekullit të 18-të ishte motori me avull i Newcomen, i krijuar në 1711. Cilindri i avullit ishte vendosur në Newcomen mbi bojlerin e avullit. Shufra e pistonit (shufra e lidhur me pistonin) ishte e lidhur në mënyrë fleksibël në fundin e shiritit të ekuilibrit. Një shufër pompe u lidh në skajin tjetër të balancuesit. Pistoni u ngrit në pozicionin e sipërm nga një kundërpeshë e lidhur në skajin e kundërt të shiritit të ekuilibrit. Për më tepër, lëvizja lart e pistonit ndihmohej nga avulli, i cili u hodh në cilindër në këtë kohë. Kur pistoni ishte në pozicionin ekstrem të sipërm, valvula mbyllej, e cila pranonte avull nga kaldaja në cilindër dhe uji u spërkat në cilindër. Nën veprimin e këtij uji, avulli në cilindër ftohej me shpejtësi, kondensohej dhe presioni në cilindër ra. Për shkak të ndryshimit të presionit të krijuar brenda cilindrit dhe jashtë tij, me forcën e presionit atmosferik, pistoni u zhvendos poshtë, duke bërë punë të dobishme - vuri në lëvizje balancuesin, i cili lëvizte shufrën e pompës. Kështu, puna e dobishme u krye vetëm kur pistoni lëvizte poshtë. Pastaj avulli u fut përsëri në cilindër. Pistoni u ngrit përsëri dhe i gjithë cilindri u mbush me avull. Kur uji u spërkat përsëri, avulli u kondensua përsëri, pas së cilës pistoni bëri një lëvizje të re të dobishme poshtë, e kështu me radhë. Në fakt, presioni atmosferik bëri punën në makinën e Newcomen, dhe avulli shërbeu vetëm për të krijuar një hapësirë të rrallë.
Në dritën e zhvillimit të mëtejshëm të motorit me avull, pengesa kryesore e makinës Newcomen bëhet e qartë, cilindri i punës në të ishte në të njëjtën kohë një kondensator. Për shkak të kësaj, ishte e nevojshme të ftohej dhe ngrohej në mënyrë alternative cilindri dhe konsumi i karburantit doli të ishte shumë i lartë. Kishte raste kur me makinë ishin 50 kuaj, të cilët mezi kishin kohë të jepnin karburantin e nevojshëm. Efikasiteti i kësaj makinerie mezi e kalonte 1%. Me fjalë të tjera, 99% e të gjithë energjisë së ngrohjes u shpërdorua pa rezultat. Sidoqoftë, kjo makinë u përhap në Angli, veçanërisht në miniera ku qymyri ishte i lirë. Shpikësit e mëvonshëm bënë disa përmirësime në pompën Newcomen. Në veçanti, në 1718, Beighton shpiku një mekanizëm kontrolli vetëveprues që ndizte ose fikte automatikisht avullin dhe lejonte ujin të hynte. Ai gjithashtu shtoi një valvul sigurie në bojlerin me avull.
Por diagrami skematik i makinës së Newcomen mbeti i pandryshuar për 50 vjet, derisa mekaniku i Universitetit të Glasgow, James Watt, mori përmirësimin e tij. Në vitet 1763-1764, atij iu desh të riparonte një mostër të makinës së Newcomen-it që i përkiste universitetit. Watt bëri një model të vogël të tij dhe filloi të studionte veprimin e tij. Për ta bërë këtë, ai mund të përdorte disa nga pajisjet që i përkisnin universitetit dhe përdorte këshillat e profesorëve. E gjithë kjo e lejoi atë të shikonte problemin më gjerësisht sesa shumë mekanikë përpara tij, dhe ai ishte në gjendje të krijonte një motor me avull shumë më të përsosur.
Duke punuar me modelin, Watt zbuloi se kur avulli lëshohej në një cilindër të ftohur, ai kondensohej në sasi të konsiderueshme në muret e tij. Ishte menjëherë e qartë për Watt se për më shumë punë ekonomike këshillohet që cilindri të mbahet vazhdimisht i nxehtë. Por si të kondensoni avullin në këtë rast? Për disa javë ai mendoi se si ta zgjidhte këtë problem dhe më në fund kuptoi se ftohja e avullit duhet të bëhej në një cilindër të veçantë të lidhur me tubin kryesor të shkurtër. Vetë Watt kujtoi se një herë, gjatë një shëtitjeje në mbrëmje, ai kaloi lavanderi dhe më pas, duke parë retë e avullit që dilnin nga dritarja, mendoi se avulli, duke qenë një trup elastik, duhet të vërshonte në një hapësirë të rrallë. Pikërisht atëherë i lindi mendimi se makina Newcomen duhet të plotësohej me një enë të veçantë për kondensimin e avullit. Një pompë e thjeshtë, e drejtuar nga vetë makina, mund të largonte ajrin dhe ujin nga kondensuesi, në mënyrë që të krijohej një hapësirë në çdo goditje të makinës.
Pas kësaj, Watt bëri disa përmirësime të tjera, si rezultat i të cilave makina mori formën e mëposhtme. Tubat u sollën në të dy anët e cilindrit: përmes pjesës së poshtme, avulli hyri brenda nga bojleri me avull, përmes pjesës së sipërme, ai derdhej në kondensator. Kondensatori përbëhej nga dy tuba prej kallaji, që qëndronin vertikalisht dhe komunikonin me njëri-tjetrin në krye nga një tub i shkurtër horizontal me një hapje që bllokohej nga një rubinet. Fundi i këtyre tubave ishte i lidhur me një tub të tretë vertikal që shërbente si një pompë devijuese ajri. Tubat që përbënin frigoriferin dhe pompën e ajrit u vendosën në një cilindër të vogël të mbushur me ujë të ftohtë. Një tub avulli ishte i lidhur me një kazan nga i cili avulli lëshohej në një cilindër. Kur avulli mbushte cilindrin, valvula e avullit u mbyll dhe pistoni i pompës së ajrit të kondensatorit u ngrit, duke rezultuar në një hapësirë shumë të shkarkuar në tubat e kondensatorit. Avulli u vërsul në tubat dhe u kondensua atje, dhe pistoni u ngrit duke mbajtur ngarkesën së bashku me të (kështu u mat puna e dobishme e pistonit). Më pas valvula e daljes u mbyll.
Gjatë disa viteve të ardhshme, Watt punoi shumë për të përmirësuar motorin e tij. Disa përmirësime thelbësore u bënë në makinën e 1776 në krahasim me modelin e 1765. Pistoni u vendos brenda cilindrit, i rrethuar nga një xhaketë me avull (xhaketë). Kjo ka minimizuar humbjen e nxehtësisë. Kapaku ishte i mbyllur në krye, ndërsa cilindri ishte i hapur. Avulli hyri në cilindër nga kaldaja përmes një tubi anësor. Cilindri ishte i lidhur me kondensatorin me një tub të pajisur me një valvul lëshimi të avullit. Pak më lart se kjo valvul dhe më afër cilindrit, u vendos një valvul i dytë kundërbalancues. Kur të dy valvulat ishin të hapura, avulli i lëshuar nga kaldaja mbushi të gjithë hapësirën sipër dhe poshtë pistonit, duke e detyruar ajrin përmes tubit në kondensator. Kur valvulat u mbyllën, i gjithë sistemi mbeti në ekuilibër. Pastaj hapën pjesën e poshtme Valvula e shkarkimit duke ndarë hapësirën nën piston nga kondensuesi. Avulli nga kjo hapësirë drejtohej në një kondensator, ftohej atje dhe kondensohej. Në të njëjtën kohë, një hapësirë e rrallë u krijua nën piston dhe presioni ra. Nga lart, avulli nga kaldaja vazhdonte të ushtronte presion. Nën veprimin e tij, pistoni zbriti dhe bëri punë të dobishme, e cila u transferua në shufrën e pompës me ndihmën e një balancuesi. Pasi pistoni zbriti në pozicionin e tij më të ulët, valvula e sipërme e balancimit u hap. Avulli përsëri mbushi hapësirën sipër dhe poshtë pistonit. Presioni i cilindrit ishte i balancuar. Nën veprimin e një kundërpeshe të vendosur në fund të shiritit të ekuilibrit, pistoni u ngrit lirshëm (pa kryer asnjë punë të dobishme). Pastaj i gjithë procesi vazhdoi në të njëjtën sekuencë.
Edhe pse kjo makinë e Watt, si motori i Newcomen, mbeti njëkahëshe, ajo tashmë kishte një ndryshim të rëndësishëm - nëse presioni atmosferik e bënte punën për Newcomen, atëherë avulli e bënte atë për Watt. Duke rritur presionin e avullit, u bë e mundur të rritej fuqia e motorit dhe kështu të ndikonte në funksionimin e tij. Sidoqoftë, kjo nuk e eliminoi disavantazhin kryesor të këtij lloji të makinës - ata kryenin vetëm një lëvizje pune, punonin në lëvizje dhe për këtë arsye mund të përdoreshin vetëm si pompa. Në 1775-1785, u ndërtuan 66 nga këta motorë me avull.
Polzunov filloi punën e tij pothuajse njëkohësisht me Watt, por me një qasje të ndryshme ndaj problemit të motorit dhe në kushte krejtësisht të ndryshme ekonomike. Polzunov filloi me një deklaratë të përgjithshme energjetike për problemin e zëvendësimit të plotë të termocentraleve hidraulike në varësi të kushteve lokale me një motor ngrohjeje universale, por ai nuk mundi të realizonte planet e tij ambicioze në serbë Rusia.
Në 1763 I.I. Polzunov zhvilloi një projekt të detajuar të një motori me avull me një kapacitet 1.8 kf, dhe në 1764, së bashku me studentët e tij, filluan të krijojnë një "makinë me veprim zjarri". Në pranverën e vitit 1766 ishte pothuajse gati. Për shkak të konsumit të shpejtë, vetë shpikësi nuk ishte në gjendje ta shihte mendjen e tij në veprim. Testet e motorit me avull filluan një javë pas vdekjes së Polzunov.
Makina Polzunov ndryshonte nga motorët me avull të njohur në atë kohë, para së gjithash, në atë që ishte menduar jo vetëm për ngritjen e ujit, por edhe për drejtimin e makinave të fabrikës - fryrje shakull. Ishte një makinë veprim i vazhdueshëm, e cila u arrit duke përdorur dy cilindra në vend të një: pistonët e cilindrave lëviznin drejt njëri-tjetrit dhe vepronin në mënyrë alternative në një bosht të përbashkët. Në projektin e tij, Polzunov tregoi të gjitha materialet nga të cilat duhet të bëhet makina, dhe gjithashtu tregoi proceset teknologjike që do të kërkohet gjatë ndërtimit të tij (saldim, derdhje, lustrim). Ekspertët thonë se memorandumi i projektit dallohej nga qartësia e jashtëzakonshme e mendimit dhe saktësia filigrane e llogaritjeve.
Siç u konceptua nga shpikësi, avulli nga kaldaja e makinës u furnizua në një nga dy cilindrat dhe e ngriti pistonin në pozicionin ekstrem të sipërm. Pas kësaj, ujë i ftohtë u injektua në cilindër nga rezervuari, gjë që çoi në kondensimin e avullit. Nën presionin e atmosferës së jashtme, pistoni zbriste, ndërsa në cilindrin tjetër, si rezultat i presionit të avullit, pistoni u ngrit. Me ndihmën e një pajisjeje të veçantë, u kryen dy operacione - futja automatike e avullit nga kaldaja në cilindra dhe furnizimi automatik ujë të ftohtë... Sistemi i rrotullave ( rrota speciale) transmetoi lëvizjen nga pistonët te pompat që pompojnë ujin në rezervuar dhe në shakullin e ventilatorit.
Paralelisht me makinën kryesore, shpikësi zhvilloi shumë pjesë, pajisje dhe pajisje të reja që thjeshtuan shumë procesin e prodhimit. Një shembull është rregullatori që ai projektoi veprim i drejtpërdrejtë për të mbajtur një nivel konstant të ujit në bojler. Gjatë analizave u konstatua defekte serioze motori: trajtimi i pasaktë i sipërfaqes së cilindrave të përdorur, lirshmëria e shakullit të ventilatorit, prania e predhave në pjesët metalike, etj. Këto të meta shpjegoheshin me faktin se niveli i prodhimit të makinerive në uzinën Barnaul nuk ishte ende mjaft i lartë. . Dhe përparimet shkencore të asaj kohe nuk bënë të mundur llogaritjen e saktë të sasisë së kërkuar të ujit ftohës. Sidoqoftë, të gjitha mangësitë u zgjidhën dhe në qershor 1766 instalimi me shakull u testua me sukses, pas së cilës filloi ndërtimi i furrave.
Akumulimi i njohurive të reja praktike në shekujt 16-17 çoi në ngritje të padëgjuara të mendimit njerëzor. Rrotat e ujit dhe të erës rrotullojnë makineritë, vënë në lëvizje shakullin, ndihmojnë metalurgët të heqin mineralin nga minierat, d.m.th., aty ku duart e njeriut nuk mund të përballojnë punën e vështirë, energjia e ujit dhe e erës u vjen në ndihmë. Arritjet kryesore të teknologjisë së asaj kohe i detyrohen jo aq shkencëtarëve dhe shkencës, sa punës së mundimshme të shpikësve të aftë. Arritjet në teknologjinë minerare, në nxjerrjen e xeheve dhe mineraleve të ndryshme ishin veçanërisht të mëdha. Ishte e nevojshme të ngrihej xeherori ose qymyri i nxjerrë nga miniera, gjatë gjithë kohës duke pompuar ujërat nëntokësore që përmbytën zhvillimin, duke furnizuar vazhdimisht ajër në minierë dhe kërkoheshin shumë punë të tjera të ndryshme intensive të punës për të mos ndalur minierat. Kështu, industria në zhvillim kërkonte gjithnjë e më shumë energji, dhe ajo mund të sigurohej në ato ditë kryesisht nga rrotat e ujit. Ata tashmë kanë mësuar të ndërtojnë mjaftueshëm të fuqishëm. Në lidhje me rritjen e fuqisë së rrotave, metali filloi të përdoret gjithnjë e më shumë për boshtet dhe disa pjesë të tjera. Në Francë, në lumin Seine në 1682, mjeshtri R. Salem nën udhëheqjen e A. de Ville ndërtoi instalimin më të madh për atë kohë, i përbërë nga 13 rrota me diametër 8 m, të cilat shërbenin për të drejtuar më shumë se 200 pompa që. furnizoi me ujë në një lartësi mbi 160 m dhe siguronte ujë për burimet në Versajë dhe Marly. Mullinjtë e parë të pambukut përdorën një motor hidraulik. Makinat tjerrëse të Arkwright ishin me energji uji që në fillim. Megjithatë, rrotat e ujit mund të instaloheshin vetëm në një lumë, mundësisht me rrjedhje të plotë dhe të shpejtë. Dhe nëse një fabrikë tekstili ose metali mund të ndërtohej ende në brigjet e lumit, atëherë depozitat e xehes ose shtresat e qymyrit duhej të zhvilloheshin vetëm në vendet ku ndodheshin. Dhe energjia ishte gjithashtu e nevojshme për të pompuar ujërat nëntokësore që përmbytën minierën dhe për të ngritur në sipërfaqe mineralin ose qymyrin e nxjerrë. Prandaj, në miniera të largëta nga lumenjtë, ishte e nevojshme të përdorej vetëm fuqia e kafshëve.
Pronari i një miniere angleze në 1702 duhej të mbante 500 kuaj për të funksionuar pompat që nxirrnin ujin nga miniera, gjë që ishte shumë e padobishme.
Kërkohet industria në zhvillim motorë të fuqishëm një lloj i ri që do t'ju lejojë të krijoni prodhim kudo. Shtysa e parë për krijimin e motorëve të rinj që mund të punojnë kudo, pavarësisht nëse ka një lumë afër apo jo, ishte pikërisht nevoja për pompa dhe ashensorë në metalurgji dhe miniera.
Aftësia e avullit për të kryer punë mekanike ka qenë prej kohësh e njohur për njeriun. Gjurmët e para të përdorimit aktual inteligjent të avullit në mekanikë përmenden në 1545 në Spanjë, kur një kapiten detar
Blasco de Garay krijoi një makinë me të cilën ai vuri në lëvizje rrotat anësore të anijes dhe e cila, me urdhër të Charles V, u testua për herë të parë në portin e Barcelonës kur transportonte 4000 centë ngarkesë me një anije mbi tre milje detare në dy orë. Shpikësi u shpërblye, por vetë makina mbeti pa përdorim dhe u dorëzua në harresë.
Në fund të shekullit të 17-të, në vendet me prodhimtarinë më të zhvilluar prodhuese, lindën elementë të teknologjisë së re të makinerive duke përdorur vetitë dhe fuqinë e avullit të ujit.
Përpjekjet e hershme për krijimin motor ngrohje shoqëroheshin me nevojën për të pompuar ujin nga minierat ku nxirrej karburanti. Në 1698, anglezi Thomas Severi, një ish-minator dhe më pas një kapiten i marinës tregtare, fillimisht propozoi pompimin e ujit duke përdorur një ashensor uji me avull. Patenta e Severit lexonte: “Kjo shpikje e re e ngritjes së ujit dhe lëvizjes për të gjitha llojet e prodhimit me forcën lëvizëse të zjarrit ka një rëndësi të madhe për kullimin e minierave, furnizimin me ujë të qyteteve dhe prodhimin e fuqisë motivuese për fabrikat e të gjitha llojeve që nuk mund të shfrytëzojnë fuqinë e ujit ose konstante. puna e erës". Ashensori i ujit Severi funksiononte në parimin e thithjes së ujit për shkak të presionit atmosferik në dhomë, ku u krijua një vakum gjatë kondensimit të avullit me ujë të ftohtë. Motorët me avull të Severi ishin jashtëzakonisht joekonomikë dhe të papërshtatshëm në funksionim, ata nuk mund të përshtateshin për të përdorur veglat e makinerive, ata konsumonin një sasi të madhe uji të nxehtë, efikasiteti i tyre nuk ishte më i lartë se 0.3%. Megjithatë, kërkesa për pompimin e ujit nga minierat ishte aq e madhe sa që edhe këto makina me avull të rëndë si një pompë fituan njëfarë pranimi.
Thomas Newcomen (1663-1729) - shpikës anglez, me profesion farkëtar. Së bashku me kallajxhiun J. Cowley, ai ndërtoi një pompë avulli, eksperimente për përmirësimin e të cilave zgjatën rreth 10 vjet, derisa filloi të funksiononte siç duhet. Motori me avull i Newcomen nuk ishte një motor universal. Merita e Newcomen është se ai ishte një nga të parët që zbatoi idenë e përdorimit të avullit për të marrë punë mekanike. Shoqëria e Historianëve Teknologjik të Britanisë së Madhe mban emrin e tij. Në 1711, Newcomen, Cowley dhe Severi formuan "Kompaninë e Mbajtësve të të Drejtave të Shpikjes së një Instalimi për Ngritjen e Ujit me Zjarr". Ndërsa këta shpikës mbanin patentën për "përdorimin e fuqisë së zjarrit", e gjithë puna e tyre në prodhimin e motorëve me avull u krye në besimin më të rreptë. Suedezi Trivald, i cili po rregullonte makinat e Newcomen, shkroi: “... shpikësit Newcomen dhe Cowley ishin shumë dyshues dhe të kujdesshëm në mbajtjen e fshehtë të vetes dhe fëmijëve të tyre për ndërtimin dhe zbatimin e shpikjes së tyre. I dërguari spanjoll në oborrin anglez, i cili erdhi nga Londra me një grup të madh të huajsh për të parë shpikjen e re, as nuk u lejua të hynte në dhomën ku ndodheshin makineritë. Por në vitet 20 të shekullit të 18-të, patenta përfundoi dhe shumë inxhinierë filluan të prodhonin instalime për ngritjen e ujit. Literatura është shfaqur që përshkruan këto qëndrime.
Përhapja e motorëve universalë me avull në Angli nga fillimi i shekullit të 19-të. konfirmon rëndësinë e madhe të shpikjes së re. Nëse për dekadën nga 1775 deri në 1785. Janë ndërtuar 66 makina aktrim i dyfishtë me një fuqi totale prej 1288 kf, pastaj nga 1785 në 1795. Tashmë u krijuan 144 makina me veprim të dyfishtë me një kapacitet total prej 2009 kf, dhe në pesë vitet e ardhshme - nga 1795 në 1800. - 79 makina me një kapacitet total prej 1296 kf
Në fakt, përdorimi industrial i motorit me avull filloi në 1710, kur punëtorët anglezë Newcomen dhe Cowley ndërtuan për herë të parë një motor me avull që mundësonte një pompë të instaluar në një minierë për të pompuar ujin prej saj.
Sidoqoftë, makina e Newcomen nuk ishte një motor me avull në kuptimin modern të fjalës, pasi forca lëvizëse në të, si më parë, nuk ishte avulli i ujit, por presioni i ajrit atmosferik. Prandaj, kjo makinë u quajt "atmosferike". Megjithëse në makinë avulli i ujit shërbente, si në makinën Severi, kryesisht për të krijuar një vakum në cilindër, këtu ishte propozuar tashmë një piston i lëvizshëm - pjesa kryesore e një motori modern me avull.
Në fig. 4.1 tregon ngritjen me avull Newcomen-Cowley. Kur shufra thithëse 1 dhe ngarkesa 2 u ulën, pistoni 4 u ngrit dhe avulli hyri në cilindrin 5 përmes valvulës së hapur 7 nga kaldaja 8, presioni i të cilit tejkaloi paksa atmosferën. Avulli shërbente për të ngritur pjesërisht pistonin në një cilindër të hapur në krye, por roli i tij kryesor ishte të krijonte një vakum në të. Për këtë qëllim, kur pistoni i makinës arriti pozicionin e sipërm, valvula 7 u mbyll dhe ujë i ftohtë u injektua nga ena 3 përmes valvulës 6 në cilindër. Avulli i ujit u kondensua me shpejtësi dhe presioni atmosferik e ktheu pistonin në fund të cilindrit, duke shkaktuar ngritjen e shufrës thithëse. Kondensata u shkarkua nga cilindri nga një tub 9, pistoni u ngrit përsëri për shkak të furnizimit me avull dhe procesi i përshkruar më sipër u përsërit. Makina Newcomen është një motor i tipit batch.
Makina me avull Newcomen ishte më e përsosur se makina Severi, më e lehtë për t'u përdorur, më ekonomike dhe më produktive. Megjithatë, makinat e lëshimeve të para punuan në mënyrë shumë joekonomike, për të krijuar një fuqi prej një kuajfuqi në orë, u dogjën deri në 25 kg qymyr, domethënë rendimenti ishte rreth 0.5%. Futja e shpërndarjes automatike të rrjedhave të avullit dhe ujit thjeshtoi mirëmbajtjen e makinës, koha e goditjes së pistonit u ul në 12-16 minuta, gjë që zvogëloi dimensionet e makinës dhe e bëri dizajnin më të lirë. Pavarësisht nga konsumi i lartë karburanti, kjo lloj makinerie u përhap shpejt. Tashmë në vitet njëzetë të shekullit XVIII, këto makina funksionuan jo vetëm në Angli, por edhe në shumë vende evropiane - në Austri, Belgjikë, Francë, Hungari, Suedi, u përdorën për gati një shekull në industrinë e qymyrit dhe për furnizimin me ujë të qytetet. Në Rusi, makina e parë me avull-atmosferë e Newcomen u instalua në 1772 në Kronstadt për të pompuar ujin nga doku. Përhapja e makinave Newcomen dëshmohet nga fakti se makina e fundit e këtij lloji në Angli u çmontua vetëm në 1934.
Ivan Ivanovich Polzunov (1728-1766) ishte një shpikës i talentuar rus i cili lindi në familjen e një ushtari. Në 1742, Nikita Bakharev, një mekanik i uzinës së Yekaterinburgut, kishte nevojë për studentë të mprehtë. Zgjedhja ra mbi katërmbëdhjetë vjeçarin I. Polzunov dhe S. Cheremisinov, të cilët ende studionin në Shkollën Aritmetike. Edukimi teorik në shkollë i dha rrugën njohjes praktike me punën e makinerive dhe instalimeve më moderne të atëhershme të uzinës së Yekaterinburgut në Rusi. Në 1748 Polzunov u transferua në Barnaul për të punuar në fabrikat Kolyvano-Voskresensk. Pas një studimi të pavarur të librave mbi metalurgjinë dhe mineralogjinë, në prill 1763, Polzunov propozoi një projekt të një motori plotësisht origjinal me avull, i cili ndryshonte nga të gjitha makinat e njohura në atë kohë në atë që ishte projektuar për të drejtuar shakull dhe ishte një njësi me veprim të vazhdueshëm. . Në memorandumin e tij mbi "makinën e operimit të zjarrit" të datës 26 prill 1763, Polzunov, me fjalët e tij, donte " ... duke palosur makinën e zjarrit për të shtypur menaxhimin e ujit dhe, për këto raste, për ta shkatërruar plotësisht atë dhe në vend të digave për bazën e lëvizshme të uzinës, për ta vendosur atë në mënyrë që të mund të përballojë të gjitha ngarkesat që i ngarkohen vetes, të cilat zakonisht janë të nevojshme për ndezja e zjarrit, për të veshur dhe, sipas dëshirës tonë, atë që do të kërkohet, për të korrigjuar." Dhe më pas ai shkroi: "Për të arritur këtë lavdi (nëse forcat e lejojnë) Atdheun dhe për të mirën e të gjithë popullit, për shkak të njohurive të mëdha për përdorimin e gjërave që nuk janë shumë të njohura deri më sot (si shkencat e tjera), në zakon." Në të ardhmen, shpikësi ëndërroi të përshtatte makinën për nevoja të tjera. Projekti I.I. Polzunova u prezantua në kancelarinë cariste në Shën Petersburg. Vendimi i Katerinës II ishte si vijon: "Madhështia e saj Perandorake nuk është vetëm ai, Polzunov, i kënaqur me mëshirën, por për inkurajim të madh ajo denjoi: mirëseardhje Evo, Polzunov, në mekanikë me gradën dhe rrogën e kapitenit - toger, dhe jepi atij 400 rubla si shpërblim" ...
Makineritë e Newcomen, të cilat funksiononin në mënyrë të përsosur si pajisje ngritëse uji, nuk mund të plotësonin në asnjë mënyrë nevojën urgjente për motor universal... Ata hapën vetëm rrugën për krijimin e motorëve të gjithanshëm me avull të vazhdueshëm.
Në fazën fillestare të zhvillimit të motorëve me avull, është e nevojshme të theksohet " makinë zjarri"Përgjegjësi rus i minierave Polzunov. Motori kishte për qëllim të drejtonte mekanizmat e njërës prej furrave të shkrirjes së uzinës Barnaul.
Sipas projektit të Polzunov (Fig. 4.2), avulli nga kaldaja (1) futej në një, të themi, cilindrin e majtë (2), ku e ngriti pistonin (3) në pozicionin ekstrem të sipërm. Më pas, një rrjedhë uji i ftohtë (4) u injektua nga rezervuari në cilindër, i cili çoi në kondensimin e avullit. Si pasojë e presionit atmosferik në piston, ai zbriti, ndërsa në cilindrin e djathtë, si pasojë e presionit të avullit, pistoni u ngrit. Shpërndarja e avullit të ujit në makinën Polzunov u krye nga një speciale pajisje automatike(5). Forca e vazhdueshme e punës nga pistonët e makinës u transmetua në një rrotull (6) të montuar në një bosht, nga i cili lëvizja u transmetua në një pajisje shpërndarëse të avullit të ujit, një pompë ushqyese, si dhe një bosht pune, nga i cili u drejtuan shakullat e fryrës.
Motori Polzunov i përkiste llojit "atmosferik", por në të shpikësi për herë të parë prezantoi përmbledhjen e punës së dy cilindrave me pistona në një bosht të përbashkët, i cili siguroi një goditje më uniforme të motorit. Kur njëri nga cilindrat ishte në punë, tjetri pati një goditje pune. Motori kishte shpërndarje automatike të avullit dhe për herë të parë nuk lidhej drejtpërdrejt me të makinë pune... I.I. Polzunov e krijoi makinën e tij në kushte jashtëzakonisht të vështira, me duart e veta, pa pasur fondet e nevojshme dhe makina speciale. Nuk kishte asnjë mjeshtër të aftë në dispozicion të tij: menaxhmenti i uzinës caktoi katër studentë në Polzunov dhe caktoi dy punëtorë në pension. Sëpata dhe veglat e tjera të thjeshta të përdorura në prodhimin e makinerive të atëhershme konvencionale kishin pak përdorim këtu. Polzunov duhej të projektonte dhe ndërtonte në mënyrë të pavarur pajisje të reja për shpikjen e tij. Ndërtimi i një makinerie të madhe, rreth 11 metra e lartë, direkt nga fleta, e paprovuar as në model, pa specialistë, kërkonte një përpjekje të jashtëzakonshme. Makina u ndërtua, por më 27 maj 1766 I.I. Polzunov vdiq nga konsumimi i shpejtë, duke mos jetuar një javë para provave të "makinerisë së madhe". Vetë makina, e testuar nga studentët e Polzunov, jo vetëm që pagoi veten, por edhe fitoi, punoi për 2 muaj, nuk mori asnjë përmirësim të mëtejshëm dhe pas një avarie u braktis dhe u harrua. Pas motorit Polzunov, kaloi gjysmë shekulli para se motorët me avull të fillonin të përdornin në Rusi.
Makina e Newcomen u përmirësua shumë gjatë shekullit të ekzistencës së saj, por ajo mbeti "atmosferike" dhe nuk plotësonte nevojat e teknologjisë së prodhimit me rritje të shpejtë, e cila kërkonte organizimin e lëvizjes rrotulluese me shpejtësi të madhe.
Kërkimet e shumë shpikësve kishin për qëllim arritjen e këtij qëllimi. Vetëm në Angli gjatë çerekut të fundit të shekullit të tetëmbëdhjetë, mbi një duzinë patentash u lëshuan për motorë universalë të sistemeve të ndryshme. Megjithatë, vetëm James Watt ishte në gjendje t'i ofronte industrisë një motor universal me avull.
Watt filloi punën e tij në motorin me avull pothuajse njëkohësisht me Polzunov, por në kushte të ndryshme. Në Angli në këtë kohë, industria po zhvillohej me shpejtësi. Watt u mbështet në mënyrë aktive nga Bolton, pronar i disa fabrikave në Angli, i cili më vonë u bë shoqëruesi i tij, parlamenti, pati mundësinë të përdorte personel inxhinierik shumë të kualifikuar. Në 1769, Watt patentoi një motor me avull me një kondensator të veçantë, dhe më pas përdorimin e presionit të tepërt të avullit në motor, i cili uli ndjeshëm konsumin e karburantit. Watt ishte me të drejtë krijuesi i motorit me avull me piston.
Në fig. 4.3, është një diagram i një prej motorëve të parë me avull të Watt. Një kazan me avull 1 me një cilindër pistoni 3 është i lidhur me një linjë avulli 2, përmes së cilës avulli futet periodikisht në zgavrën e sipërme mbi pistonin 4 dhe në zgavrën e poshtme nën pistonin e cilindrit. Këto zgavra lidhen me kondensatorin me një tub 5, ku avulli i mbeturinave kondensohet me ujë të ftohtë dhe krijohet një vakum. Makina ka një shirit balancimi 6 që lidh pistonin me një bosht me maniak me një shufër lidhëse 7, në fund të së cilës është vendosur një volant 8.
Për herë të parë, makina përdor parimin e veprimit të dyfishtë të avullit, i cili konsiston në faktin se avulli i freskët injektohet në cilindrin e makinës në mënyrë alternative në dhomat në të dy anët e pistonit. Prezantimi nga Watt i parimit të zgjerimit të avullit konsistonte në faktin se avulli i freskët futej në cilindër vetëm për një pjesë të goditjes së pistonit, më pas avulli u ndërpre dhe lëvizja e mëtejshme e pistonit u krye për shkak të zgjerimi i avullit dhe rënia e presionit të tij.
Kështu, në makinën e Watt-it, forca lëvizëse vendimtare nuk ishte presioni atmosferik, por elasticiteti i avullit me presion të lartë që drejton pistonin. Parimi i ri i funksionimit të avullit kërkonte një ndryshim të plotë në dizajnin e makinës, veçanërisht në cilindrin dhe shpërndarjen e avullit. Për të eliminuar kondensimin e avullit në cilindër, Watt prezantoi fillimisht xhaketën me avull të cilindrit, me të cilën filloi të ngrohte muret e tij të punës me avull dhe izoloi pjesën e jashtme të xhaketës së avullit. Meqenëse Watt nuk mund të aplikonte mekanizëm fiksimi(për një transferim të tillë një patentë mbrojtëse u mor nga shpikësi francez Picard), më pas në 1781 ai mori një patentë për pesë metoda të shndërrimit të një lëvizjeje lëkundëse në një rrotullim të vazhdueshëm. Në fillim ai përdori një rrotë planetare ose diellore për këtë qëllim. Më në fund, Watt prezantoi një kontrollues shpejtësie centrifugale për të ndryshuar sasinë e avullit të furnizuar në cilindrin e makinës ndërsa numri i rrotullimeve ndryshohej. Kështu, Watt në motorin e tij me avull vendosi parimet themelore të strukturës dhe funksionimit të motorit modern me avull.
Motorët me avull të Watt funksiononin me avull të ngopur me presion të ulët prej 0,2–0,3 MPa në rpm të ulët. Motorët me avull të modifikuar në këtë mënyrë dhanë rezultate të shkëlqyera duke ulur disa herë konsumin e qymyrit për hp/h (fuqi kuaj në orë) në krahasim me makinat Newcomen, dhe zhvendosi rrotën e ujit nga industria minerare. Në mesin e viteve 80 të shekullit të 18-të. Dizajni i motorit me avull u zhvillua më në fund dhe motori me avull me veprim të dyfishtë u bë një motor termik universal, i cili ka gjetur aplikim të gjerë në pothuajse të gjithë sektorët e ekonomisë së shumë vendeve. Në shek.
Rritje të mëtejshme të efikasitetit Termocentrali me avull u arrit nga Arthur Wolff bashkëkohor i Watt-it në Angli duke futur zgjerimin e shumëfishtë të avullit në vazhdimësi në 2, 3 dhe madje në 4 hapa, ndërsa avulli kalonte nga një cilindër i makinës në tjetrin.
Refuzimi i balancuesit dhe përdorimi i zgjerimit të shumëfishtë të avullit çoi në krijimin e formave të reja konstruktive të makinerive. Motorët me zgjerim të dyfishtë filluan të merrnin formën e dy cilindrave - një cilindri me presion të lartë (HPC) dhe një cilindri me presion të ulët (LPC), ku avulli i shkarkimit furnizohej pas HPC. Cilindrat ishin vendosur ose horizontalisht (makinë e përbërë, Fig. 4.4, a), ose në seri, kur të dy pistonët vendoseshin në një shufër të përbashkët (makinë tandem, Fig. 4.4, b).
Vlerë e madhe për përmirësimin e efikasitetit. Në mesin e shekullit të 19-të, motorët me avull filluan të përdorin avull të mbinxehur me një temperaturë deri në 350 ° C, gjë që bëri të mundur uljen e konsumit të karburantit në 4.5 kg për kf / orë. Përdorimi i avullit të mbinxehur u propozua për herë të parë nga shkencëtari francez G.A. Vajza.
George Stephenson (1781-1848) lindi në një familje të klasës punëtore dhe punoi në minierat e qymyrit në Newcastle, ku punonin edhe babai dhe gjyshi i tij. Ai bëri shumë vetë-edukim, studioi fizikë, mekanikë dhe shkenca të tjera, ishte i interesuar për veprimtari krijuese. Aftësia e jashtëzakonshme e Stephenson e çoi atë në pozicionin e mekanikut dhe në 1823 u emërua kryeinxhinier i kompanisë për ndërtimin e hekurudhës së parë. përdorim të përbashkët Stockton-Darlington; kjo i hapi atij mundësi të mëdha për dizajn dhe punë krijuese.
Në Rusi, lokomotivat e para me avull u ndërtuan nga mekanikët dhe shpikësit rusë Cherepanovs - Efim Alekseevich (babai, 1774-1842) dhe Miron Efimovich (djali, 1803-1849), të cilët punuan në fabrikat e Nizhniy Tagil dhe ish-bujkrobërit e brejtësve Demidov. . Përmes vetë-edukimit, Cherepanovët u bënë njerëz të arsimuar, ata vizituan fabrikat në Shën Petersburg dhe Moskë, Angli dhe Suedi. Për veprimtarinë e tyre krijuese, Miron Cherepanov dhe gruaja e tij u dhanë liri falas në 1833. Efim Cherepanov dhe gruaja e tij iu dha liria në 1836. Cherepanovët krijuan rreth 20 motorë të ndryshëm me avull që punonin në fabrikat e Nizhniy Tagil.
Presioni i lartë i avullit për motorët me avull u aplikua për herë të parë nga Oliver Evans në Amerikë. Kjo çoi në një reduktim të mëtejshëm të konsumit të karburantit deri në 3 kg për hp / orë. Më vonë, projektuesit e lokomotivave me avull filluan të përdorin motorë me avull me shumë cilindra, avull me presion të tepërt dhe një pajisje kthimi.
Në shekullin XVIII. kishte një dëshirë mjaft të kuptueshme për të përdorur motorin me avull në transportin tokësor dhe ujor. Në zhvillimin e motorëve me avull, një drejtim i pavarur u bë nga lokomotivat - termocentralet e lëvizshme me avull. Instalimi i parë i këtij lloji u zhvillua nga ndërtuesi anglez John Smith. Në fakt, zhvillimi i transportit të avullit filloi me instalimin e tubave të tymit në kaldaja me tuba zjarri, gjë që rriti ndjeshëm prodhimin e tyre të avullit.
U bënë shumë përpjekje për të zhvilluar lokomotiva me avull - lokomotiva me avull, u ndërtuan modele funksionimi (Fig. 4.5, 4.6). Prej tyre spikat lokomotiva me avull “Raketa” e ndërtuar nga shpikësi i talentuar anglez George Stephenson (1781-1848) në vitin 1825 (shih Fig. 4.6, a, b).
Rocket nuk ishte lokomotiva e parë me avull e projektuar dhe ndërtuar nga Stephenson, por kjo tejkaloi të tjerët në shumë aspekte dhe u njoh si lokomotiva më e mirë në një ekspozitë speciale në Reyhill dhe u rekomandua për hekurudhën e re Liverpool-Manchester, e cila u bë në atë kohë. koha shembullore. Në 1823 Stephenson organizoi fabrikën e parë të lokomotivave me avull në Newcastle. Në 1829, në Angli u organizua një konkurs për lokomotivën më të mirë me avull, fitues i të cilit ishte makina e J. Stephenson. Lokomotiva e tij me avull "Raketa", e zhvilluar në bazë të një kazani me tub tymi, me një masë treni prej 17 ton, zhvilloi një shpejtësi prej 21 km / orë. Më vonë, shpejtësia e "Raketës" u rrit në 45 km / orë.
Hekurudhat filluan të luanin në shekullin e 18-të. një rol të madh. Hekurudha e parë e pasagjerëve në Rusi me një gjatësi prej 27 km u ndërtua nga sipërmarrës të huaj në 1837 midis Shën Petersburg dhe Pavlovsk me vendim të qeverisë cariste. Hekurudha me dy binarë Shën Petersburg-Moskë filloi të funksionojë në 1851.
Në 1834, babai dhe djali i Cherepanovs ndërtuan lokomotivën e parë ruse me avull (shih Fig. 4.6, c, d), e cila transportonte një ngarkesë prej 3.5 tonësh me një shpejtësi prej 15 km / orë. Lokomotivat e tyre të mëvonshme mbanin një ngarkesë prej 17 tonësh.
Përpjekjet për të përdorur motorin me avull në transportin ujor janë bërë që nga fillimi i shekullit të 18-të. Dihet, për shembull, se fizikani francez D. Papin (1647–1714) ndërtoi një varkë të drejtuar nga një motor me avull. Vërtetë, Papen nuk arriti sukses në këtë çështje.
Problemi u zgjidh Shpikësi amerikan Robert Fulton (1765–1815) lindi në Little Briton (tani Fulton), Pensilvani. Është kurioze të theksohet se sukseset e para të mëdha në krijimin e motorëve me avull për industrinë, hekurudhat dhe transportin ujor ranë në fund. njerëz të talentuar të cilët kanë përvetësuar njohuritë nëpërmjet vetë-edukimit. Fulton nuk ishte përjashtim në këtë drejtim. Më vonë, duke u bërë inxhinier mekanik, Fulton, i cili vinte nga një familje e varfër, fillimisht u angazhua në shumë vetë-edukim. Fulton jetonte në Angli, ku ishte i angazhuar në ndërtimin e strukturave hidraulike dhe zgjidhjen e një sërë problemesh të tjera teknike. Ndërsa ishte në Francë (në Paris), ai ndërtoi nëndetësen "Nautilus" dhe një anije me avull, e cila u testua në lumin Seine. Por ky ishte vetëm fillimi.
Suksesi i vërtetë i erdhi Fulton në 1807: pasi u kthye në Amerikë, ai ndërtoi avulloren Claremont me rrota 15 tonësh, të mundësuar nga një motor me avull 20 litra. me., e cila në gusht 1807 bëri fluturimin e parë nga Nju Jorku në Albany me një gjatësi prej rreth 280 km.
Zhvillimi i mëtejshëm i kompanisë së transportit detar, si në lumë ashtu edhe në det, shkoi mjaft shpejt. Kjo u lehtësua nga kalimi nga strukturat prej druri në ato të çelikut të anijeve, një rritje në fuqinë dhe shpejtësinë e motorëve me avull, futja e një helike dhe një sërë faktorësh të tjerë.
Me shpikjen e motorit me avull, njeriu mësoi ta kthejë energjinë e përqendruar në karburant në lëvizje, në punë.
Motori me avull është një nga shpikjet e pakta në histori që ndryshuan në mënyrë dramatike pamjen e botës, revolucionarizuan industrinë, transportin dhe i dhanë shtysë një rritjeje të re të njohurive shkencore. Ishte një motor universal i industrisë dhe transportit gjatë gjithë shekullit të 19-të, por aftësitë e tij nuk plotësonin më kërkesat për motorët që u ngritën në lidhje me ndërtimin e termocentraleve dhe përdorimin e mekanizmave me shpejtësi të lartë në fund të shekullit të 19-të.
Një turbinë me shpejtësi të lartë me një efikasitet më të lartë po hyn në arenën teknike si një motor i ri termik në vend të një motori me avull me shpejtësi të ngadaltë.
Watt, James (1736-1819), inxhinier dhe shpikës skocez. Lindur më 19 janar 1736 në Greenock, afër Glasgow (Skoci), në familjen e një tregtari. Për shkak të shëndetit të dobët, Watt nuk studioi shumë zyrtarisht, por mësoi shumë vetë. Si adoleshent, ai ishte i dhënë pas astronomisë, eksperimenteve kimike, mësoi të bënte gjithçka me duart e veta dhe madje fitoi titullin "jack of all trades" nga ata përreth tij.
Shumica e njerëzve e konsiderojnë atë shpikësin e motorit me avull, por kjo nuk është plotësisht e vërtetë.
Motorët me avull të ndërtuara nga D. Papen, T. Severi, I. Polzunov, T. Newcomen filluan të punojnë në miniera shumë kohë përpara D. Watt. Ato ndryshonin strukturisht, por gjëja kryesore në to ishte se lëvizja e pistonit ishte shkaktuar nga ngrohja dhe ftohja e alternuar e cilindrit të punës. Për shkak të kësaj, ata ishin të ngadalshëm dhe konsumonin shumë karburant.
Më 19 janar 1736, lindi James Watt (1736-1819), një inxhinier dhe shpikës i shquar skocez, i famshëm kryesisht si krijuesi i motorit të përmirësuar me avull. Por në historinë e mjekësisë kritike, ai la një gjurmë të ndritshme me bashkëpunimin e tij me "Institutin Mjekësor Pneumatik" të Thomas Beddo (Beddoes, Thomas, 1760-1808). James Watt furnizoi laboratorët e institutit me pajisjet e nevojshme. Falë pjesëmarrjes së tij, në Institutin Pneumatik u krijuan dhe u testuan inhalatorët e parë, spirometrit, matësat e gazit etj.
Vetë James Watt, si dhe gruaja e tij dhe një nga djemtë e tij, kanë marrë pjesë vazhdimisht në eksperimente shkencore. “Instituti Pneumatik” është bërë i vërtetë qendër shkencore, në të cilën u studiuan vetitë e gazrave të ndryshëm dhe efekti i tyre në trupin e njeriut. Mund të thuhet se Thomas Beddo dhe bashkëpunëtorët e tij ishin pionierët dhe pararendësit e terapisë moderne të frymëmarrjes. Fatkeqësisht, Thomas Beddo gabimisht besoi se tuberkulozi ishte shkaktuar nga oksigjeni i tepërt.
Prandaj, djali i James Watt, Gregory, iu nënshtrua një kursi krejtësisht të padobishëm trajtimi me dioksid karboni të thithur në Institutin Pneumatik. Megjithatë, ishte në Institutin Pneumatik që oksigjeni u përdor për herë të parë për qëllime terapeutike; u zhvilluan bazat e terapisë me aerosol; për herë të parë është matur kapaciteti i përgjithshëm i mushkërive me metodën e hollimit të hidrogjenit (G. Davy) etj. Kulmi i bashkëpunimit midis Watt dhe Beddo për përdorimin terapeutik të gazeve të ndryshme ishte libri i tyre i përbashkët "Materiale mbi përdorimin mjekësor të varieteteve artificiale të ajrit", botuar në dy botime (1794, 1795) dhe që u bë libri i parë shkollor i veçantë. në terapinë me oksigjen.
Në 1755, Watt shkoi në Londër për të studiuar mekanikën dhe krijuesin e instrumenteve matematikore dhe astronomike. Pasi kishte zotëruar një program studimi shtatë-vjeçar brenda një viti, Watt u kthye në Skoci dhe mori një punë si mekanik në Universitetin e Glasgow. Në të njëjtën kohë, ai hapi riparimin e tij.
Në Universitetin e Watt, ai u takua me kimistin e madh skocez Joseph Black (1728-1799), i cili zbuloi dioksidin e karbonit në 1754. Ky takim kontribuoi në zhvillimin e një numri pajisjesh të reja kimike të nevojshme në kërkimet e mëtejshme të Black, siç është akulli. kalorimetër. Në këtë kohë, Joseph Black ishte i angazhuar në problemin e përcaktimit të nxehtësisë së avullimit, dhe Watt u përfshi në sigurimin e anën teknike eksperimente.
Në vitin 1763, si mekanik universitar, atij iu kërkua të riparonte modelin universitar të motorit me avull të T. Newcomen.
Këtu duhet bërë një devijim i vogël në historinë e krijimit të motorëve me avull. Pasi na mësuan në shkollë, duke sjellë "shovinizëm të fuqisë së madhe" se motori me avull u shpik nga mekaniku rus i serf Ivan Polzunov, dhe jo nga ndonjë James Watt, roli i të cilit në krijimin e motorëve me avull ndonjëherë mund të lexohej në " gabim” me këndvështrimin patriotik të librave. Por në fakt, shpikësi i motorit me avull nuk është Ivan Polzunov, dhe jo James Watt, por inxhinieri anglez Thomas Newcomen (1663-1729).
Për më tepër, përpjekja e parë për të vënë avullin në shërbim të njeriut u bë në Angli që në vitin 1698 nga inxhinieri ushtarak Thomas Savery (1650? -1715). Ai krijoi një ashensor uji me avull, i destinuar për kullimin e minierave dhe pompimin e ujit, dhe u bë prototipi për një motor me avull.
Makina e Savery-t funksiononte si më poshtë: fillimisht mbushej një rezervuar i mbyllur me avull, më pas sipërfaqja e jashtme e rezervuarit u ftoh me ujë të ftohtë, i cili kondensonte avullin dhe u krijua një vakum i pjesshëm në rezervuar. Pas kësaj, uji, për shembull, nga fundi i minierës, u thith në rezervuar përmes tubit të marrjes dhe, pasi pjesa tjetër e avullit u injektua, u hodh jashtë përmes tubit të shkarkimit. Pastaj cikli u përsërit, por uji mund të ngrihej vetëm nga një thellësi prej më pak se 10.36 m, pasi në realitet ai u shty nga presioni atmosferik.
Kjo makinë nuk ishte shumë e suksesshme, por e çoi Papen në idenë e ndritur të zëvendësimit të barutit me ujë. Dhe në 1698 ai ndërtoi një motor me avull (në të njëjtin vit anglezi Savery ndërtoi gjithashtu "makinën e tij të zjarrit"). Uji nxehej brenda një cilindri vertikal me një piston brenda dhe avulli që rezultonte e shtyu pistonin lart. Kur avulli ftohej dhe kondensohej, pistoni u shty nga presioni atmosferik. Kështu, përmes një sistemi blloqesh, makina Papen mund të drejtonte mekanizma të ndryshëm, për shembull, pompa.
Shpikësi anglez Thomas Newcomen (1663 - 1729) ishte i njohur me motorët me avull të Savery dhe Papen, i cili shpesh vizitonte minierat në West Country, ku punonte si farkëtar, dhe për këtë arsye e kuptoi mirë se sa pompa të besueshme duheshin për të parandaluar përmbytjet. të minierave. Ai u bashkua me hidraulikun dhe xhamin John Callie në një përpjekje për të ndërtuar një model më të mirë. Motori i tyre i parë me avull u instalua në një minierë qymyri në Staffordshire në 1712.
Ashtu si në makinën Papen, pistoni lëvizte në një cilindër vertikal, por në përgjithësi, makina e Newcomen ishte shumë më e sofistikuar. Për të eliminuar hendekun midis cilindrit dhe pistonit, Newcomen fiksoi një disk lëkure fleksibël në fund të këtij të fundit dhe derdhi pak ujë mbi të.
Avulli nga kaldaja hyri në bazën e cilindrit dhe e ngriti pistonin lart. Kur uji i ftohtë u injektua në cilindër, avulli u kondensua, u formua një vakum në cilindër dhe pistoni u fundos nën ndikimin e presionit atmosferik. Kjo goditje e shpinës largoi ujin nga cilindri dhe, me anë të një zinxhiri të lidhur me një lëkundëse që lëvizte si një lëkundje, ngriti shufrën e pompës lart. Kur pistoni ishte në pikën më të ulët të goditjes së tij, avulli hynte përsëri në cilindër dhe me ndihmën e një kundërpeshe të ngjitur në shufrën e pompës ose në krahun lëkundës, pistoni ngrihej në pozicionin e tij origjinal. Pas kësaj, cikli u përsërit.
Makina e Newcomen doli të ishte jashtëzakonisht e suksesshme për atë kohë dhe u përdor në të gjithë Evropën për mbi 50 vjet. Është përdorur për të pompuar ujë nga miniera të shumta në MB. Ishte produkti i parë në shkallë të gjerë në historinë e teknologjisë (u prodhuan disa mijëra njësi).
Në vitin 1740, një makinë me cilindër 2,74 m të gjatë dhe 76 cm në diametër, kryente brenda një dite punën që bënin brenda një jave ekipet prej 25 personash dhe 10 kuajsh, duke punuar me turne.
Në 1775 edhe më shumë makinë e madhe, e ndërtuar nga John Smeaton (krijuesi i Lighthouse Eddystone), kulloi një dok në Kronstadt (Rusi) në dy javë. Më parë, me përdorimin e mullinjve me erë të gjatë, u desh një vit i tërë.
E megjithatë makina e Newcomen ishte larg nga perfektja. Ai konvertoi vetëm rreth 1% të energjisë termike në energji mekanike dhe, si rezultat, konsumoi një sasi të madhe karburanti, e cila, megjithatë, nuk kishte shumë rëndësi kur makina punonte në miniera qymyri.
Në përgjithësi, makinat e Newcomen luajtën një rol të madh në ruajtjen e industrisë së qymyrit. Me ndihmën e tyre, u bë e mundur rifillimi i minierave të qymyrit në shumë miniera të përmbytura.
Për shpikjen e Newcomen, mund të themi se ishte me të vërtetë një motor me avull, ose më mirë, një motor me avull-atmosferë. Ai u dallua nga prototipet e mëparshme të motorëve me avull nga sa vijon:
* Forca lëvizëse në të ishte presioni atmosferik, dhe rrallimi u arrit gjatë kondensimit të avullit;
* kishte një piston në cilindër, i cili bënte një goditje pune nën veprimin e avullit;
* vakum u arrit si rezultat i kondensimit të avullit kur uji i ftohtë u injektua në cilindër.
Prandaj, në fakt, shpikësi i motorit me avull është me të drejtë anglezi Thomas Newcomen, i cili zhvilloi motorin e tij avull-atmosferik në 1712 (gjysmë shekulli para Watt).
Duke bërë një ekskursion të shkurtër në historinë e krijimit të motorëve me avull, nuk mund të injorohet personaliteti i bashkatdhetarit tonë të shquar Ivan Ivanovich Polzunov (1729-1766), i cili ndërtoi një makinë me avull-atmosferë më herët se James Watt. Si mekanik në fabrikat e minierave Kolyvano-Voskresensk në Altai, më 25 prill 1763, ai propozoi një projekt dhe përshkrim të një "makine zjarrfikëse". Projekti përfundoi në tavolinën e menaxherit të uzinës, i cili e miratoi dhe e dërgoi në Shën Petërburg, nga ku erdhi shpejt përgjigja: “... Kjo shpikje e tij për një shpikje të re duhet nderuar”.
Polzunov propozoi të ndërtohej në fillim makinë e vogël, mbi të cilat do të ishte e mundur të identifikoheshin dhe eliminoheshin të gjitha disavantazhet e pashmangshme në një shpikje të re. Shefat e fabrikës nuk u pajtuan me këtë dhe vendosën të ndërtonin menjëherë një makinë të madhe për një ventilator të fuqishëm. Në prill 1764 Polzunov filloi të ndërtonte një makinë 15 herë më të fuqishme se projekti i 1763.
Ai e mori idenë e një motori me avull-atmosferë nga libri i I. Schlatter "Një udhëzim i detajuar në biznesin e xehes ..." (Shën Petersburg, 1760).
Por motori i Polzunov ishte thelbësisht i ndryshëm nga makinat angleze të Savery dhe Newcomen. Ato ishin me një cilindër dhe të përshtatshme vetëm për pompimin e ujit nga minierat. Motori i vazhdueshëm me dy cilindra të Polzunov-it mund të furnizojë furrën me shpërthim dhe të nxjerrë ujë. Në të ardhmen, shpikësi shpresonte ta përshtatte atë për nevoja të tjera.
Ndërtimi i makinës iu besua Polzunovit, i cili u ndihmua nga "ata që nuk e dinë, por vetëm një prirje për ta bërë këtë, duke pasur dy nga artizanët vendas", madje edhe disa punëtorë ndihmës. Me këtë "staf" Polzunov filloi të ndërtojë makinën e tij. U deshën një vit e nëntë muaj për t'u ndërtuar. Kur makina kishte kaluar tashmë provën e parë, shpikësi u sëmur nga konsumi kalimtar dhe më 16 maj (28), 1766, disa ditë para provave përfundimtare, ai vdiq.
Më 23 maj 1766, studentët e Polzunov Levzin dhe Chernitsyn vetëm filluan të testet e fundit motorr me avull. Në "Shënimin e ditës" të 4 korrikut, u vu re se funksionimi i makinës ishte në rregull dhe më 7 gusht 1766 u vu në punë i gjithë instalimi, një motor me avull dhe një ventilator i fuqishëm. Në vetëm tre muaj funksionim, makina e Polzunov jo vetëm që justifikoi të gjitha kostot e ndërtimit të saj në shumën prej 7233 rubla 55 kopecks, por gjithashtu dha një fitim neto prej 12,640 rubla 28 kopecks. Megjithatë, më 10 nëntor 1766, pasi kaldaja u dogj, makina qëndroi boshe për 15 vjet, 5 muaj dhe 10 ditë. Në 1782 makina u çmontua. (Encyclopedia of Altai Territory. Barnaul. 1996. T. 2. S. 281-282; Barnaul. Kronika e qytetit. Barnaul. 1994. h. 1.f.30).
Në të njëjtën kohë në Angli, James Watt gjithashtu punoi në krijimin e një motori me avull. Në vitin 1763, si mekanik universitar, atij iu kërkua të riparonte modelin universitar të motorit me avull të T. Newcomen.
Ndërsa korrigjonte modelin universitar të makinës me avull-atmosferë të T. Newcomen, Watt u bind për efikasitetin e ulët të makinave të tilla. Ai mori idenë për të përmirësuar parametrat e motorit me avull. Ishte e qartë për të se pengesa kryesore e makinës Newcomen ishte ngrohja dhe ftohja e alternuar e cilindrit. Si mund ta shmangim këtë? Përgjigja erdhi tek Watt një pasdite të së dielës pranvere në 1765. Ai kuptoi se një cilindër mund të mbetej i nxehtë gjatë gjithë kohës nëse avulli derdhej në një rezervuar të veçantë përmes një linje valvulash përpara kondensimit. Në këtë rast, transferimi i procesit të kondensimit të avullit jashtë cilindrit duhet të ndihmojë në uljen e konsumit të avullit. Për më tepër, cilindri mund të mbetet i nxehtë dhe kondensuesi i ftohtë nëse pjesa e jashtme është e mbuluar me material termoizolues.
Përmirësimet që Watt prezantoi në motorin me avull (rregullator centrifugal, kondensator i veçantë me avull, vula, etj.), jo vetëm që rritën efikasitetin e makinës, por edhe më në fund e shndërruan motorin me avull-atmosferë në një motor me avull, dhe më e rëndësishmja, makina u bë lehtësisht e kontrollueshme.
Në 1768 ai aplikoi për një patentë për shpikjen e tij. Ai mori një patentë në 1769, por iu desh shumë kohë për të ndërtuar një motor me avull. Dhe vetëm në 1776, me mbështetjen financiare të Dr. Rebeck, themeluesit të fabrikës së parë metalurgjike në Skoci, motori me avull i Watt u ndërtua më në fund dhe u testua me sukses.
Makina e parë e Watt doli të dyfishohej më efikas se një makinë I sapoardhur. Interesante, zhvillimi që pasoi shpikjen origjinale të Newcomen u bazua në konceptin e "performancës" së motorit, që nënkuptonte numrin e kilogramëve të ujit të pompuar për tufë qymyri. Tashmë nuk dihet se kujt i përkiste ideja e kësaj njësie. Ky person nuk hyri në historinë e shkencës, por, me siguri, ishte një pronar i ngushtë i minierës që vuri re se disa motorë punonin më me efikasitet se të tjerët dhe nuk mund të lejonin një shkallë të madhe prodhimi në një minierë aty pranë.
Dhe megjithëse testet e makinës ishin të suksesshme, gjatë saj shfrytëzimin e mëtejshëm u bë e qartë se modeli i parë i Watt nuk ishte plotësisht i suksesshëm dhe bashkëpunimi me Rebecque u ndërpre. Pavarësisht mungesës së fondeve, Watt vazhdoi të punojë për përmirësimin e motorit me avull. Puna e tij i interesoi Matthew Boulton, një inxhinier dhe prodhues i pasur, i cili zotëronte një fabrikë të përpunimit të metaleve në Soho, afër Birminghamit. Në 1775, Watt dhe Boulton hynë në një marrëveshje partneriteti.
Në 1781, James Watt mori një patentë për shpikjen e modelit të dytë të makinës së tij. Ndër risitë e futura në të dhe në modelet pasuese ishin:
* një cilindër me veprim të dyfishtë, në të cilin avulli furnizohej në mënyrë alternative në anët e kundërta të pistonit, ndërsa avulli i shpenzuar hynte në kondensator;
* një xhaketë flakë që rrethonte cilindrin e punës për të reduktuar humbjet e nxehtësisë dhe një bobinë;
* shndërrimi i lëvizjes reciproke të pistonit në lëvizje rrotulluese të boshtit, së pari me anë të mekanizmit të shufrës lidhëse-manivar, dhe më pas duke përdorur transmetimin e ingranazhit, i cili ishte prototipi kuti ingranazhesh planetare;
* një rregullator centrifugal për të mbajtur një shpejtësi konstante të boshtit dhe një volant për të reduktuar rrotullimin e pabarabartë.
Në 1782 u ndërtua kjo makinë e jashtëzakonshme, motori i parë universal me avull "me veprim të dyfishtë". Watt pajisi kokën e cilindrit me një vulë vaji, të shpikur jo shumë kohë më parë, e cila siguroi lëvizjen e lirë të shufrës së pistonit, por parandaloi që avulli të dilte nga cilindri. Avulli hynte në cilindër në mënyrë alternative nga njëra anë e pistonit, pastaj nga ana tjetër, duke krijuar një vakum me ana e kundert cilindër. Prandaj, pistoni bënte goditje pune dhe të kundërta me ndihmën e avullit, i cili nuk ishte brenda makina të vjetra.
Përveç kësaj, në 1782, James Watt prezantoi parimin e zgjeruesit, duke e ndarë rrjedhën e avullit në një cilindër në fillim të rrjedhës së tij, në mënyrë që të zgjeronte pjesën tjetër të ciklit nën presionin e vet. Veprimi i zgjerimit nënkupton njëfarë humbje në fuqi, por fitim në "produktivitet". Nga të gjitha këto ide nga Watt, më e dobishme ishte ideja e veprimit të gjerë. Në zbatimin e mëtejshëm praktik të tij, ishte shumë i dobishëm diagrami tregues, krijuar rreth vitit 1790 nga ndihmësi i Watt-it, James Southern.
Treguesi ishte një regjistrues që mund të ngjitej në motor në mënyrë që të shënonte presionin në cilindër në funksion të vëllimit të avullit të furnizuar me një goditje të caktuar. Zona nën një kurbë të tillë ishte një masë e punës së bërë në një cikël të caktuar orësh. Treguesi u përdor për të akorduar motorin në mënyrë sa më efikase. Pikërisht ky diagram më vonë u bë pjesë e ciklit të famshëm Carnot (Sadi Carnot, 1796-1832) në termodinamikën teorike.
Meqenëse shufra e pistonit po tërhiqej dhe shtynte në një motor me avull me veprim të dyfishtë, sistemi i vjetër i lëvizjes me zinxhir dhe lëkundës, i cili reagonte vetëm ndaj tërheqjes, duhej të ridizajnohej. Watt zhvilloi një sistem lidhjeje të çiftëzuar dhe përdori një ingranazh planetar për të kthyer lëvizjen reciproke të shufrës së pistonit në lëvizje rrotulluese, duke përdorur një volant të rëndë, një rregullator të shpejtësisë centrifugale, një valvul disku dhe një matës presioni për të matur presionin e avullit.
Motori me avull universal, me veprim të dyfishtë, me rrotullim të vazhdueshëm (Watt Steam Engine) u miratua gjerësisht dhe luajti një rol të rëndësishëm në kalimin në prodhimi i makinerive.
"Motori me avull rrotullues" i patentuar nga James Watt fillimisht u përdor gjerësisht për të fuqizuar makineritë dhe torno në mullinj tjerrëse dhe thurje, dhe më vonë në ndërmarrje të tjera industriale. Kjo çoi në një rritje të mprehtë të produktivitetit të punës. Ishte që nga ky moment që britanikët filluan të numërojnë fillimin e revolucionit të madh industrial, i cili e solli Anglinë në një pozitë udhëheqëse në botë.
Motori i James Watt ishte i përshtatshëm për çdo makinë, dhe shpikësit e mekanizmave vetëlëvizës nuk vonuan të përfitonin nga kjo. Pra, motori me avull erdhi për të transportuar (Avulli i Fulton-it, 1807; lokomotiva me avull e Stephenson, 1815). Falë avantazhit të saj në mjetet e transportit, Anglia është bërë fuqia kryesore në botë.
Në 1785 Watt patentoi shpikjen e një furre të re bojleri dhe në të njëjtin vit një nga makinat e Watt u instalua në Londër në fabrikën e birrës Samuel Whitbread për të bluar maltin. Makina e bëri punën në vend të 24 kuajve. Diametri i cilindrit të saj ishte 63 cm, goditja e pistonit ishte 1.83 m dhe diametri i volantit arriti në 4.27 m. Makina ka mbijetuar deri më sot, dhe sot ajo mund të shihet në veprim në Muzeun Powerhouse në Sidnej.
E themeluar në 1775, Boulton & Watt ka përjetuar të gjitha peripecitë e jetës, nga rënia e kërkesës për produktet e saj deri te mbrojtja e të drejtave të saj krijuese në gjykatë. Megjithatë, që nga viti 1783, biznesi i kësaj kompanie, që monopolizonte prodhimin e motorëve me avull, shkoi përpjetë. Kështu që James Watt u bë një njeri shumë i pasur dhe ndihma për "Institutin Mjekësor Pneumatik" Thomas Beddo (Beddoes, Thomas, 1760-1808), me të cilin filloi të bashkëpunonte në këtë kohë, Watt ofroi shumë, shumë domethënëse.
Pavarësisht aktivitetit të tij të vrullshëm në krijimin e motorëve me avull, Watt u tërhoq nga pozicioni i tij në Universitetin e Glasgow vetëm në 1800. Tetë vjet pas daljes në pension, ai vendosi "Çmimin Watt" për studentët dhe mësuesit më të mirë të universitetit. Laboratori teknik universitar në të cilin filloi karrierën filloi të mbante emrin e tij. Emri i James Watt mban gjithashtu një kolegj në Greenock (Skoci), vendlindja e shpikësit.
Evolucioni i motorit me avull të J. Watt
1774 Avulli
pompë gropë 1781 Motor me avull
me një çift rrotullues në bosht 1784 Motor me avull
veprim i dyfishtë me KShM
Shtë interesante që në një kohë Watt propozoi një njësi të tillë si "kuaj-fuqi" si një njësi fuqie. Kjo njësi matëse ka mbijetuar deri më sot. Por në Angli, ku Watt nderohet si një pionier i Revolucionit Industrial, ata vendosën ndryshe. Në 1882, Shoqata Britanike e Inxhinierëve vendosi ta emërtojë atë një njësi fuqie. Tani emri i James Watt mund të lexohet në çdo llambë. Ky ishte rasti i parë në historinë e teknologjisë së caktimit të një emri të duhur për një njësi matëse. Nga ky rast filloi tradita e caktimit të emrave të përveçëm njësive matëse.
Watt jetoi jetë e gjatë dhe vdiq më 19 gusht 1819 në Heathfield afër Birminghamit. Në monumentin e James Watt shkruhet: "Rriti fuqinë e njeriut mbi natyrën". Kështu i vlerësuan bashkëkohësit veprimtaritë e të famshmëve Shpikës anglez.
Motorr me avull
Motorr me avull- një motor nxehtësie me djegie të jashtme që shndërron energjinë e avullit të ujit në punë mekanike të lëvizjes reciproke të pistonit, dhe më pas në lëvizjen rrotulluese të boshtit. Në një kuptim më të gjerë, një motor me avull është çdo motor me djegie të jashtme që konverton energjinë e avullit në punë mekanike.
Motori i parë me avull u ndërtua në shekullin e 17-të. Papen në 1690 dhe përfaqësonte një cilindër me një pistoni që ngrihej nga veprimi i avullit dhe u ul nga presioni atmosferik pasi avulli i shkarkimit u kondensua. Në të njëjtin parim, motorët me avull të Severi dhe Newcomen u ndërtuan në 1705 për të pompuar ujin nga minierat. Përmirësimet përfundimtare të motorit me avull u bënë nga James Watt në 1769.
Shpikja dhe zhvillimi
motorri vat me avull fabrikuese
Pajisja e parë e njohur, e mundësuar nga avulli, u përshkrua nga Heroni i Aleksandrisë në shekullin e parë. Avulli që dilte në mënyrë tangjenciale nga grykat e ngjitura me topin bëri që ky i fundit të rrotullohej. Reale turbinë me avull u shpik shumë më vonë, në Egjiptin mesjetar, nga astronomi, fizikani dhe inxhinieri turk i shekullit të 16-të Takiyuddin ash-Shami. Ai propozoi një metodë të rrotullimit të pështymës me anë të një rryme avulli të drejtuar te tehet e fiksuara përgjatë buzës së timonit. Një makinë e ngjashme u propozua në 1629 nga inxhinieri italian Giovanni Branca për rrotullimin e një pajisjeje cilindrike të ankorimit, e cila nga ana e saj ngriti dhe lëshoi një palë shtypës në mortaja. Rrjedha e avullit në këto turbina të hershme me avull nuk ishte e përqendruar dhe pjesa më e madhe e energjisë së tij u shpërnda në të gjitha drejtimet, duke rezultuar në humbje të konsiderueshme të energjisë.
Megjithatë, zhvillimi i mëtejshëm i motorit me avull kërkonte një mjedis ekonomik në të cilin projektuesit e motorëve mund të përfitonin nga rezultatet e tyre. Kushtet e tilla nuk ekzistonin as në kohët e lashta, as në mesjetë dhe as në rilindje. Makina e parë u krijua nga shpikësi spanjoll Jeronimo Ayans de Beaumont, shpikjet e të cilit ndikuan në patentën e T. Severi. Parimi i funksionimit dhe përdorimit të motorëve me avull u përshkrua gjithashtu në 1655 nga anglezi Edward Somerset. Në vitin 1663, ai publikoi një projekt dhe instaloi një pajisje me avull për të ngritur ujin në murin e Kullës së Madhe në Kalanë Raglan (gërvishtjet në murin ku ishte instaluar motori ishin ende të dukshme në shekullin e 19-të). Megjithatë, askush nuk ishte i gatshëm të rrezikonte para për këtë koncept të ri revolucionar dhe motori me avull mbeti i pazhvilluar. Një nga eksperimentet e fizikanit dhe shpikësit francez Denis Papin ishte krijimi i një vakumi në një cilindër të mbyllur. Në mesin e viteve 1670 në Paris, në bashkëpunim me fizikanin holandez Huygens, ai punoi në një makinë që nxirrte ajrin nga një cilindër duke shpërthyer barut në të. Duke parë paplotësimin e vakumit të krijuar nga kjo, Papen, pas mbërritjes së tij në Angli në 1680, krijoi një version të të njëjtit cilindër, në të cilin ai mori një vakum më të plotë me ndihmën e ujit të vluar, i cili kondensohej në cilindër. Kështu, ai mundi të ngrinte peshën e ngjitur në piston me një litar të hedhur mbi rrotull. Sistemi funksionoi vetëm si një model demonstrimi: për të përsëritur procesin, i gjithë aparati duhej çmontuar dhe rimontuar. Papen e kuptoi shpejt se për të automatizuar ciklin, avulli duhet të prodhohet veçmas në një kazan. Prandaj, Papen konsiderohet si shpikësi i kaldajës me avull, duke i hapur kështu rrugën motorit me avull Newcomen. Sidoqoftë, ai nuk ofroi dizajnin e një motori me avull që funksiononte. Papen projektoi gjithashtu një varkë të shtyrë nga një rrotë reaktive në një kombinim të koncepteve të Taqi ad-Din dhe Severi; atij i atribuohet edhe shpikja e shumë pajisje të rëndësishme të tilla si një valvul sigurie.
Asnjë nga pajisjet e përshkruara nuk është përdorur në të vërtetë si një mjet për zgjidhjen e problemeve të dobishme. Motori i parë me avull i përdorur në prodhim ishte një "makinë zjarri" e projektuar nga inxhinieri ushtarak anglez Thomas Severi në 1698. Severi mori një patentë për pajisjen e tij në 1698. Ishte një pompë avulli pistoni dhe, padyshim, jo shumë efikase, pasi nxehtësia e avullit humbte çdo herë gjatë ftohjes së kontejnerit dhe mjaft e rrezikshme në funksionim, pasi për shkak të presionit të lartë të avullit, kontejnerët dhe tubacionet i motorit ndonjëherë shpërtheu. Meqenëse kjo pajisje mund të përdorej si për rrotullimin e rrotave të një mulli uji, ashtu edhe për pompimin e ujit nga minierat, shpikësi e quajti atë "miku i minatorit".
Pastaj farkëtari anglez Thomas Newcomen demonstroi "motorin e tij atmosferik" në 1712. Ishte një motor me avull i përmirësuar Severi në të cilin Newcomen u ul ndjeshëm presioni i funksionimitçift. Aplikimi i parë i motorit Newcomen ishte të pomponte ujin nga një bosht i thellë. Në pompën e minierës, krahu rrotullues ishte i lidhur me një shtytje që zbriste në minierë në dhomën e pompës. Lëvizjet reciproke të shtytjes u transmetuan në pistonin e pompës, i cili furnizonte ujë në majë. Ishte pompa Newcomen ajo që u bë motori i parë me avull që u përdor gjerësisht në praktikë.
Në 1781, James Watt patentoi një motor me avull që prodhonte një lëvizje rrotulluese të vazhdueshme të një boshti (në krahasim me pompën e avullit të Newcomen). Motori me dhjetë kuaj fuqi u bë i mundur, me qymyr dhe ujë, për t'u instaluar dhe përdorur kudo për çdo qëllim. Është zakon që fillimi i Revolucionit Industrial në Angli të lidhet me motorin Watt.
Motori i parë me avull me dy cilindra me vakum në Rusi u projektua nga mekaniku I.I. Polzunov në 1763 dhe e ndërtuar në 1764 për të operuar shakullin në fabrikat Barnaul Kolyvano-Voskresensk.
Një rritje e mëtejshme e efikasitetit ishte përdorimi i avullit me presion të lartë (amerikani Oliver Evans dhe anglezi Richard Trevithick). Trevithick ka ndërtuar me sukses motorët industrialë me një goditje me presion të lartë të njohur si "Motorët Cornish". Ata funksiononin në 50 psi, ose 345 kPa (3,405 atmosfera). Mirëpo, me rritjen e presionit, ekzistonte edhe rreziku i madh i shpërthimeve në makineri dhe kaldaja, të cilat fillimisht çuan në aksidente të shumta. Nga ky këndvështrim, më së shumti element i rëndësishëm makina me presion të lartë kishte një valvul sigurie që lironte presionin e tepërt. Funksionimi i besueshëm dhe i sigurt filloi vetëm me grumbullimin e përvojës dhe standardizimin e procedurave për ndërtimin, funksionimin dhe mirëmbajtjen e pajisjeve.
Shpikësi francez Nicolas-Joseph Cugno në 1769 demonstroi mjetin e parë me avull vetëlëvizës: "fardier a vapeur" (karrocë me avull). Ndoshta shpikja e tij mund të konsiderohet automobili i parë. Traktori me avull vetëlëvizës doli të ishte shumë i dobishëm si një burim i lëvizshëm i energjisë mekanike që vuri në lëvizje makina të tjera bujqësore: shirëse, presa, etj. Në 1788, një varkë me avull e ndërtuar nga John Fitch tashmë kryente një shërbim të rregullt në Lumi Delaware midis Filadelfia (Pensilvani) dhe Burlington (Shteti i Nju Jorkut). Ai ngriti 30 pasagjerë në bord dhe eci me një shpejtësi prej 7-8 nyje. Më 21 shkurt 1804, lokomotiva e parë me avull hekurudhore vetëlëvizëse, e ndërtuar nga Richard Trevithick, u ekspozua në Penidarren Steel Works në Merthyr Tydville, Uellsi i Jugut.
Procesi i shpikjes së motorit me avull, siç ndodh shpesh në teknologji, zgjati pothuajse një shekull, kështu që zgjedhja e datës për këtë ngjarje është mjaft arbitrare. Megjithatë, askush nuk e mohon se përparimi që çoi në revolucionin teknologjik u krye nga skocezi James Watt.
Njerëzit mendonin për përdorimin e avullit si një mjet pune edhe në kohët e lashta. Sidoqoftë, vetëm në fund të shekujve XVII-XVIII. arriti të gjente një mënyrë për të bërë punë të dobishme me avull. Një nga përpjekjet e para për të vënë avullin në shërbim të njeriut u bë në Angli në 1698: makina e shpikësit Savery ishte projektuar për të kulluar minierat dhe për të pompuar ujin. Vërtetë, shpikja e Savery nuk ishte ende një motor në kuptimin e plotë të fjalës, pasi, përveç disa valvulave që hapeshin dhe mbylleshin me dorë, nuk kishte pjesë lëvizëse në të. Makina e Savery-t funksiononte si më poshtë: fillimisht mbushej një rezervuar i mbyllur me avull, më pas sipërfaqja e jashtme e rezervuarit u ftoh me ujë të ftohtë, i cili kondensonte avullin dhe u krijua një vakum i pjesshëm në rezervuar. Pas kësaj, uji - për shembull, nga fundi i minierës - u thith në rezervuar përmes tubit të marrjes dhe, pasi pjesa tjetër e avullit u injektua, u hodh jashtë.
Motori i parë me avull me piston u ndërtua nga francezi Denis Papin në vitin 1698. Uji ngrohej brenda një cilindri vertikal me piston dhe avulli që rezultonte e shtyu pistonin lart. Kur avulli ftohej dhe kondensohej, pistoni u shty nga presioni atmosferik. Nëpërmjet një sistemi blloqesh, motori me avull i Papen mund të drejtonte mekanizma të ndryshëm, si pompat.
Një makinë më e përsosur u ndërtua në 1712 nga farkëtari anglez Thomas Newcomen. Ashtu si në makinën Papen, pistoni lëvizte në një cilindër vertikal. Avulli nga kaldaja hyri në bazën e cilindrit dhe e ngriti pistonin lart. Kur uji i ftohtë u injektua në cilindër, avulli u kondensua, u formua një vakum në cilindër dhe pistoni u fundos nën ndikimin e presionit atmosferik. Kjo goditje e shpinës largoi ujin nga cilindri dhe, me anë të një zinxhiri të lidhur me një lëkundëse që lëvizte si një lëkundje, ngriti shufrën e pompës lart. Kur pistoni ishte në pikën më të ulët të goditjes së tij, avulli hynte përsëri në cilindër dhe me ndihmën e një kundërpeshe të ngjitur në shufrën e pompës ose në krahun lëkundës, pistoni ngrihej në pozicionin e tij origjinal. Pas kësaj, cikli u përsërit.
Makina Newcomen ka qenë në përdorim të gjerë në Evropë për më shumë se 50 vjet. Në vitet 1740, një makinë me një cilindër 2,74 m të gjatë dhe 76 cm në diametër, bënte punën brenda një dite që një ekip prej 25 personash dhe 10 kuajsh, duke punuar me turne, bëri në një javë. E megjithatë, efikasiteti i tij ishte jashtëzakonisht i ulët.
Revolucioni industrial u shfaq më qartë në Angli, kryesisht në industrinë e tekstilit. Mospërputhja midis ofertës së pëlhurave dhe kërkesës në rritje të shpejtë ka tërhequr mendjet më të mira të dizajnit drejt zhvillimit të makinerive tjerrëse dhe thurëse. Emrat e Cartwright, Kay, Crompton, Hargreaves kanë hyrë përgjithmonë në historinë e teknologjisë angleze. Por makinat tjerrëse dhe endëse të krijuara prej tyre kishin nevojë për një motor cilësor të ri, universal, i cili vazhdimisht dhe në mënyrë të barabartë (këtë nuk mund ta siguronte një rrotë uji) do t'i sillte makinat në lëvizje rrotulluese të njëanshme. Pikërisht këtu u shfaq në të gjithë shkëlqimin e tij talenti i inxhinierit të famshëm, "magjistarit nga Greenock" James Watt.
Watt lindi në qytetin skocez të Greenock në familjen e një ndërtuesi anijesh. Ndërsa punonte si praktikant në punishte në Glasgow, në dy vitet e para, James fitoi kualifikimet e një gdhendës, një mjeshtër në prodhimin e instrumenteve matematikore, gjeodezike, optike dhe instrumenteve të ndryshme lundrimi. Me këshillën e xhaxhait të tij, një profesor, James hyri në universitetin lokal si mekanik. Ishte këtu që Watt filloi të punonte në motorët me avull.
James Watt u përpoq të përmirësonte motorin me avull-atmosferë të Newcomen, i cili, në përgjithësi, ishte i përshtatshëm vetëm për pompimin e ujit. Ishte e qartë për të se pengesa kryesore e makinës Newcomen ishte ngrohja dhe ftohja e alternuar e cilindrit. Në 1765, Watt erdhi në idenë se një cilindër mund të jetë përgjithmonë i nxehtë nëse avulli derdhet në një rezervuar të veçantë përmes një tubacioni me një valvul përpara kondensimit. Përveç kësaj, Watt bëri disa përmirësime të tjera që më në fund e kthyen motorin me avull-atmosferë në një motor me avull. Për shembull, ai shpiku një mekanizëm menteshë - "Parallelogrami i Watt" (i quajtur kështu sepse disa nga lidhjet - levat që e përbëjnë atë formojnë një paralelogram), i cili konvertoi lëvizjen reciproke të pistonit në lëvizjen rrotulluese të boshtit kryesor. Tani tezgjahët mund të funksiononin vazhdimisht.
Në 1776, makina e Watt u testua. Efikasiteti i tij doli të ishte dyfishi i makinës Newcomen. Në 1782, Watt ndërtoi motorin e parë universal me avull me veprim të dyfishtë. Avulli hynte në cilindër në mënyrë alternative nga njëra anë e pistonit, pastaj nga ana tjetër. Prandaj, pistoni bëri një goditje pune dhe të kundërt me ndihmën e avullit, gjë që nuk ishte në makinat e mëparshme. Meqenëse shufra e pistonit po tërhiqej dhe shtynte në një motor me avull me veprim të dyfishtë, sistemi i vjetër i lëvizjes me zinxhir dhe lëkundës, i cili reagonte vetëm ndaj tërheqjes, duhej të ridizajnohej. Watt zhvilloi një sistem lidhjeje të çiftëzuar dhe përdori një mekanizëm planetar për të kthyer lëvizjen reciproke të shufrës së pistonit në lëvizje rrotulluese, duke përdorur një volant të rëndë, një rregullator të shpejtësisë centrifugale, një valvul disku dhe një matës presioni për të matur presionin e avullit. "Motori me avull rrotullues" i patentuar i Watt u përdor fillimisht gjerësisht në mullinj tjerrëse dhe thurje, dhe më vonë në ndërmarrje të tjera industriale. Motori i Watt ishte i përshtatshëm për çdo makinë, dhe shpikësit e mekanizmave vetëlëvizës nuk vonuan të përfitonin nga kjo.
Motori me avull i Watt ishte me të vërtetë shpikja e shekullit dhe fillimi i Revolucionit Industrial. Por shpikësi nuk u ndal me kaq. Fqinjët më shumë se një herë panë me habi teksa Watt ndiqte kuajt nëpër livadh, duke tërhequr pesha të zgjedhura posaçërisht. Kështu u shfaq njësia e fuqisë - kuaj-fuqi, e cila më pas mori njohje universale.
Për fat të keq, vështirësitë financiare e detyruan Watt, tashmë në moshë madhore, të kryejë studime gjeodezike, të punojë në ndërtimin e kanaleve, të ndërtojë porte dhe marina dhe më në fund të shkojë në një aleancë skllavëruese ekonomike me sipërmarrësin John Rebeck, i cili shpejt pësoi një kolaps të plotë financiar.