Статьи / Короткая жизнь паровых молотов

Статьи

Широкую дорогу паровому молоту открыл английский инженер Дж. Несмит, разработавший в 1839 г. конструкцию молота, распространившегося с 40-х годов XIXв. в металлургической и машиностроительных отраслях промышленности. Отличаясь простотой устройства, большой эффективностью, молот Дж. Несмита быстро революционизировал обработку металлов и заложил прочные основы для дальнейшего прогресса паровых кузнечных машин на многие десятилетия вперед.

        Паровой молот Дж. Несмита сразу же показал свои неоспоримые преимущества перед распространенными в конце XVIII — начале XIX в. механическими рычажными молотами. Паровые молоты были во много раз мощнее и гораздо компактнее рычажных, позволяли обрабатывать крупные поковки металла благодаря большой высоте подъема бабы с бойком.

Именно эти важнейшие для любой развитой ковочной машины качества отсутствовали у механических рычажных молотов.

        Необходимо отметить, что проект Несмита не был сразу воплощен им на практике. Для сооружения молота нужны были средства. К тому же, в это время был застой в английской железоделательной промышленности, и заводчики, которых Несмит ознакомил со своим изобретением, одобряя проект, вместе с тем, не проявляли желания строить молот. Это обстоятельство, а также отсутствие в то время у изобретателя свободных капиталов не позволили ему выкупить патент, за который полагалось уплатить около 500 фунтов стерлингов. Напомним, что когда Дж. Несмит начинал в 1834г. собственное дело в Манчестере, его капитал составлял всего 63 фунта стерлингов и 500 фунтов стерлингов, взятых в кредит у местных банкиров.

        Впервые молот системы Несмита был построен в 1840 г. во Франции механиком Бурдоном на заводах акционерного общества "Шнейдер и Ко" в Крезо. Интересно отметить, что сам Несмит увидел свой молот там совершенно случайно во время посещения этого предприятия в 1840 г. Сопровождавший Несмита механик Бурдон показал ему большую кованую пароходную деталь, удивившую гостя своими размерами. Бурдон сказал что отковать такую деталь удалось благодаря паровому молоту, конструкция которого была заимствована на его, Несмита, заводе в Патрикрофте, при посещении завода Бурдон, по его словам, получил возможность ознакомиться с "Книгой проектов", в которой находились чертежи всех изобретений Несмита. Бурдон обратил внимание на чертеж парового молота, зарисовал его и по приезде во Францию быстро построил. История создания парового молота получила освещение в книге Джеймса Несмита "Автобиография", вышедшей в Лондоне в 1883 г.

Молот Бурдона предназначался для обработки наиболее крупных в то время поковок. Баба молота имела массу 2500 кг, а максимальная высота ее падения составляла 2 м.

        Патент на свое изобретение Дж. Несмит получил в 1840 г. В том же году на его заводе в Патрикрофте был построен паровой молот с массой бойка 30 центнеров (1524 кг). Этот молот по ряду своих конструктивных и эксплуатационных особенностей был более современным по сравнению с молотом Бурдона. Бурдон не использовал при постройке молота всех технических новшеств, которые были заложены в изобретении Несмита. Вместе с тем, заслуга французского механика состояла в том, что он по достоинству оценил изобретение Несмита и первым применил конструкцию молота его системы в производстве.

        Имеются сведения, что паровой молот системы Несмита вскоре был построен также в Германии на пароходном заводе близ Цвиккау, по чертежу директора этого предприятия Дорнинга.

        Первые паровые молоты были простого действия и имели открытый сверху паровой цилиндр, ручной парораспределительный механизм. Появившийся паровой молот стал объектом оживленных интересов и деятельности металлургов и конструкторов, направивших усилия на совершенствование основных его узлов и увеличение силы удара. Важнейшее значение имели разработки самого Несмита, внесшего в конструкцию молота целый ряд нововведений, значительно повысивших его эффективность. К их числу относится изобретение воздушной подушки, предусмотернной в верхней части цилиндра, она предназначалась для предохранения верхней крышки парового цилиндра от разрушения при случайном ударе о нее поршня. Для этого в верхней части цилиндра над выпускным отверстием и крышкой было предусмотрено некоторое пространство. В процессе движения поршня вверх он, перейдя выпускное отверстие, сжимал воздух, находящийся в верхней части цилиндра, создавая воздушную подушку. Другим положительным эффектом воздушной подушки являлось использование упругих свойств сжатого воздуха, отбрасывающего после рабочего хода поршень вниз и увеличивающего багодаря этому силу удара молота. Кроме того, Дж.Несмиту принадлежит также применение паровой подушки, которая создавалась за счет подачи пара в верхнюю часть цилиндра.

 

        Вначале проблема повышения мощности паровых молотов решалась главным образом за счет увеличения массы бабы. Вместе с тем, предпринимались также робкие попытки некоторых конструкторов использовать для увеличения силы удара небольшое давление пара над поршнем. К их числу относятся молоты Далена, Тюрка и Фарко. Однако молоты этого типа имели ограниченное применение.

        Интересно, что изобретатели, выдвигая различные предложения, направленные на увеличение силы удара парового молота, вначале оставляли в стороне идею создания молота двойного действия - наиболее рациональной в технико-экономическом отношении системы паровых молотов.

        Молот двойного действия (или молот с верхним паром) был предложен тем же Дж.Несмитом, а автоматическое парораспределение к нему - современником Вильсоном в 1843 г. Давление пара стало использоваться не только для подъема, но и для ускорения падения бабы. При подаче пара в верхнюю часть цилиндра, поршень отбрасывался вниз, увеличивая кинетическую энергию падающих частей молота. По аналогии с паровой машиной золотник приводился в движение струей пара, который попеременно впускался в верхнюю и нижнюю полость парового цилиндра, опуская и поднимая бабу.

        В зависимости от мощности паровых молотов получили распространение несколько основных систем парораспределения. Из них две - золотниковое и клапанное применялись наиболее широко. Золотниковое парораспределение было характерно для небольших паровых молотов, а клапанное - для молотов большой мощности. Указанные системы управлялись с помощью специальных рычагов и тяг вручную или автоматически.

 

В зависимости от мощности паровых молотов применялась та или иная система привода их в действие. Крупные молоты, как правило, были простого действия, небольшие молоты — двойного действия, а молоты средней мощности изготавливались как простого, так и двойного действия.

        По мере развития машинно-фабричного производства изменялись функции кузнечной обработки в металлургии и машиностроении. Раньше, при кричном переделе молот не только был составной частью основного технологического оборудования, связанного с получением компактного кричного железа, но и применялся на конечной стадии производства для отковки из него разнообразных полуфабрикатов и изделий (полосы, прутки и т.п.). В технологическую схему пудлингового производства, ставшего в рассматриваемый период основным в железоделательной промышленности, вместо кузнечной обработки крицы под молотом был введен прокатный стан, с помощью которого осуществлялись одновременно обжим крицы в калиброванных валках и прокатка сортового железа. В результате частично отпали трудоемкая кузнечная обработка крицы под молотом и последующая ее расковка на прутки и полосы, которые с большей эффективностью стали изготавливать прокаткой. Молот сохранился в железоделательном производстве в основном для предварительного слабого обжатия крицы, поступающей в валки прокатного стана.

        Вместе с тем, в условиях бурного развития машиностроения непрерывно возрастала потребность в крупных кованых деталях для разнообразных машин и механизмов. Машиностроение становится средоточием специализированных цехов по кузнечной обработке металла, стимулируя создание мощных паровых молотов. Их значение еще более возрастает после появления в 50—60-х годах XIX в. массовых способов производства литой стали. Бессемеровский и мартеновский процессы получения литой стали, революционизировавшие черную металлургию, предоставили в распоряжение машиностроителей крупные стальные отливки, обработка которых потребовала сверхмощных паровых молотов. Среди потребителей таких молотов были орудийные, судостроительные, механические и другие заводы.

        Мировые достижения в области конструирования и сооружения паровых молотов, проблемы их технологического применения в производстве живо интересовали русских ученых и инженеров. Молот Несмита почти сразу же после его появления был принят на вооружение отечественной промышленностью. В 1848 г. в Англии были закуплены для России два паровых молота, установленные на Екатеринбургской механической фабрике и Боткинском заводе со всеми нужными устройствами для проварки и ковки различных частей паровых машин. В то время машиностроительная промышленность России находилась в стадии оживленного развития, связанного, в частности, с проблемой производства паровых машин для речных и морских судов. В 1867 г. механиком А.З. Сафроновым по проекту известного русского ученого И.А. Тиме на Луганском заводе был построен один из первых в России паровых молотов простого действия.

        Одним из ведущих отечественных предприятий, оборудованных мощным кузнечным производством, был Обуховский завод в Петербурге, на котором в 1863 г. началось изготовление стальных артиллерийских орудий. В 1865 г. здесь установили крупнейший по тем временам паровой молот простого действия системы Моррисона с массой падающих частей 35 т. Этот молот был в состоянии обрабатывать стальные слитки массой 8-12 т.

        В 1873 г. на Всемирной промышенной выставке в Вене экспонировалась модель 50-тонного молота двойного действия, построенного на Пермском пушечном заводе. Молот строился с 1872 по 1873 г. и являлся самым крупным в мире молотом двойного действия. В Европе наиболее мощный паровой молот двойного действия с массой падающих частей 35 т находился в Вульвичском арсенале (Англия). Молот Пермского завода был устроен таким образом, что при необходимости мог работать и как молот простого действия. Он имел усовершенствованное золотниковое парораспределение, а также простую и удобную для эксплуатации станину мостового типа, получившую впоследствии наибольшее распространение. Шабот, отлитый в виде цельной усеченной пирамиды, в 12 раз превышал массу падающих частей молота и составлял 600 т. Отливка такого огромного шабота из чугуна была выполнена впервые в мире. Для этого в здании кузницы установили 14 вагранок и 3 воздуходувные машины. Отливка шабота производилась одновременно из всех вагранок, что гарантировало от расслоения металла, которое могло произойти, если бы плавки велись отдельно.

        Пермский молот примечателен не только тем, что имел цельный шабот, но и значительной высотой подъема бабы, составляющей 3 м. Молот имел усиленный шток диаметром 275 мм. Весил молот 1442 т и работал при давлении пара 4 атм.

        Интенсивно развивалось производство кузнечного оборудования, в том числе тяжелых паровых молотов, в Англии, Франции, Германии и США. В 1877г. во Франции на заводе "Шнейдер и Ко" в Крезо был установлен 100-тонный паровой молот, на котором ковали стальные слитки массой в 120 т. Затем молоты такой же мощности появились на другом французском предприятии и в Италии на заводе Терни. Наиболее тяжелый 125-тонный паровой молот был построен (1891 г.) в США на заводе Вифлеемской компаниии. Все эти сверхмощные молоты были простого действия.

        На этом производство гигантских молотов прекратилось, так как выявились большие трудности в их производстве и эксплуатации. Здесь же отметим, что паровые молоты меньшей мощности продолжали совершенствоваться и широко применяться в различных отраслях промышленности не только на протяжении второй половины XIX в., но и в течение первых десятилетий двадцатого столетия.

Черкасова И.Н.