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空氣泵
德國(guó)馬德堡市市長(zhǎng)蓋里克對(duì)科學(xué)家和哲學(xué)家關(guān)于形成真空的可能性的爭(zhēng)論很感興趣。作為一個(gè)受過專門教育的工程師，他決定通過實(shí)驗(yàn)來解決這個(gè)問題。公元1650年，他制造出了第一臺(tái)空氣泵——像一臺(tái)手工操作的水泵，但有制造精密的零件，不透氣。這臺(tái)空氣泵是成功的。他指出，在一個(gè)抽盡了空氣的容器內(nèi)，聽不到鐘響，蠟燭不燃燒，動(dòng)物也會(huì)悶死。
他的大規(guī)模的演示是十分壯觀的。有一次實(shí)驗(yàn)是當(dāng)著皇帝斐迪南三世的面在其宮廷前面的空曠處進(jìn)行的。在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，在直徑12英尺的兩個(gè)半球的周邊凸緣上涂上潤(rùn)滑脂，將兩個(gè)半球的凸緣嵌合，然后將球內(nèi)空氣抽盡。將8匹馬分成兩組拉拴在每個(gè)半球上的鋼索也未能將其分開，可是放進(jìn)空氣后，它們就分開了。在公元1654年的另一次實(shí)驗(yàn)，是將一個(gè)立式開口圓筒活塞下面抽成真空，用50人拉拴在活塞上的繩子，他們反而被活塞拉動(dòng)了。人們就是用這種方法來使活塞做功的；活塞的下面必須始終有一個(gè)真空。
但是，沒有空氣泵能形成真空嗎？經(jīng)過許多年之后，人們發(fā)現(xiàn)用蒸汽可以解決這個(gè)問題。公元1698年，托馬斯·薩弗里第一個(gè)利用蒸汽排水，使蒸汽通入密閉容器，然后在容器上噴冷水，使其中的蒸汽冷凝，從而產(chǎn)生真空。他利用這種真空從礦井抽水，又利用鍋爐蒸汽將容器中的水排空。這個(gè)循環(huán)過程反復(fù)進(jìn)行。
薩弗里的設(shè)備被稱為“礦工之友”。它沒有任何活塞或活動(dòng)零件，也不是一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)，而只是一臺(tái)泵而已。
在此以前的1690年，法國(guó)的丹尼斯·帕平已經(jīng)制造出了一個(gè)模型設(shè)備，一個(gè)直徑2．5英寸的活塞剛好能放進(jìn)汽缸里。在汽缸內(nèi)盛少量的水，他就能夠通過連續(xù)地將水加熱和冷卻的辦法，證明汽缸冷卻時(shí)在活塞下面形成真空。雖然這種設(shè)備沒有得到實(shí)際應(yīng)用，但卻是第一臺(tái)利用冷凝蒸汽推動(dòng)活塞和做功的設(shè)備。
公元 1712年，將居里克、帕平和薩弗里的上述3項(xiàng)成就結(jié)合在一起，達(dá)特默思的托馬斯·紐科門制成了一臺(tái)實(shí)用的蒸汽機(jī)。
胡克發(fā)明了萬向節(jié)
公元1676年，被譽(yù)為“英國(guó)的達(dá)·芬奇”的羅伯特·胡克發(fā)表了他關(guān)于
“太陽(yáng)鏡”的演說。這是一臺(tái)采用反射鏡系統(tǒng)安全地觀測(cè)太陽(yáng)的儀器。這臺(tái)儀器是用他新奇的萬向節(jié)進(jìn)行操縱的。萬向節(jié)是一種萬能儀器……用來通過任何不規(guī)則的彎曲軌道產(chǎn)生環(huán)形運(yùn)動(dòng)。雖然胡克比較詳細(xì)地講過這種新儀器的制造方法，并且含糊地指出，這種儀器可能在各方面獲得應(yīng)用，但他自己只想用它來進(jìn)行天文觀測(cè)，或用在時(shí)鐘和日規(guī)的設(shè)計(jì)中，故在當(dāng)時(shí)沒有引起多少人注意。
胡克是個(gè)才華橫溢的人，他在系統(tǒng)提出物理學(xué)、化學(xué)和地質(zhì)學(xué)方面的革命性理論之余，在倫敦咖啡館內(nèi)同思想相近的朋友們無休止地討論之余，抽空兒搞了二十幾項(xiàng)發(fā)明。他的日記通常略為提及某些新設(shè)想是如何在他的高度活躍的頭腦中逐步醞釀成形的。英國(guó)皇家學(xué)會(huì)會(huì)議記錄，記載了那些使他最新的發(fā)現(xiàn)得以馳名的實(shí)驗(yàn)。
但是，日記并沒有講他在萬向節(jié)上花費(fèi)了許多時(shí)間；他也不曾想學(xué)會(huì)演示萬向節(jié)。就這種機(jī)器而言，發(fā)明完全屬于他個(gè)人看來是勿容置疑的。但是，在動(dòng)力傳輸方面，在19世紀(jì)的運(yùn)輸革命之前，和許多其他的發(fā)明一樣，并不需要一個(gè)具有向各個(gè)方向傳動(dòng)的自由接頭。
瓦拉發(fā)明了調(diào)速器
瓦特在1789年發(fā)明的蒸汽機(jī)中使用的離心調(diào)速器，在當(dāng)時(shí)引起的轟動(dòng)不是太大；瓦特重視動(dòng)力系統(tǒng)，只把調(diào)速器看成是蒸汽機(jī)上的一個(gè)附件。然而它是第一臺(tái)通過改變?nèi)剂陷斎肓慷行У乜刂扑俣鹊难b置，是使一臺(tái)機(jī)器能進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)的一切反饋裝置的鼻祖，在發(fā)明史上的地位已確定無疑。瓦特的調(diào)速器是由一對(duì)離心擺組成，最遠(yuǎn)處與蒸汽機(jī)的旋轉(zhuǎn)飛輪相連，直接連在一個(gè)套筒上，套筒又與汽缸的進(jìn)汽閥連接。當(dāng)飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)較快時(shí)，兩個(gè)球體就向外擺動(dòng)，使套筒下降；當(dāng)速度減慢時(shí)，球體就隨之下垂，迫使套筒上升。汽閥可開大開小，以維持均勻的速度。
瓦特調(diào)速器的歷史，也許可追溯到中世紀(jì)和文藝復(fù)興時(shí)期機(jī)器上有時(shí)用來代替飛輪的球—鏈裝置或球—桿裝置。然而這些裝置只發(fā)揮飛輪的功能，通過貯存能量、使鉆床或曲柄產(chǎn)生較有規(guī)律的運(yùn)動(dòng)來帶動(dòng)工具越過“死點(diǎn)”；它們不能控制速度或功率輸入，最多只是對(duì)調(diào)速器的造型有所啟發(fā)。直到力學(xué)發(fā)展了，人們知道了鐘擺的性能，懂得了離心力后，才有人想到利用球—桿組合裝置來進(jìn)行控制。
磨坊工人經(jīng)常碰到的一個(gè)問題是無法利用強(qiáng)風(fēng)力。因?yàn)楫?dāng)軸旋轉(zhuǎn)很快時(shí)，磨石容易向上移動(dòng)，擴(kuò)大兩塊磨石之間的距離，以至夾在兩塊磨石當(dāng)中的谷粒不能完全磨碎。人們靠手將兩塊磨石拉緊，使它們之間保持適當(dāng)?shù)木嚯x。直到1787年，托馬斯·米德才想出一種方法，將兩個(gè)擺分開掛在驅(qū)動(dòng)磨石的正齒輪上，通過鏈條和萬向節(jié)提升和調(diào)節(jié)拉桿。另一對(duì)擺與風(fēng)車翼板相連，這樣就使后者隨速度的變化而張合。磨坊工人只要改變翼板承受的風(fēng)力，就能調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)軸的速度。兩年后，斯蒂芬·胡珀用齒條和扇形齒輪代替鏈條，設(shè)計(jì)了一臺(tái)可以同它匹敵的機(jī)器，取得了專利權(quán)。
與此同時(shí)，約翰·倫尼在倫敦建的第一個(gè)用蒸汽驅(qū)動(dòng)的磨房——“阿爾比恩磨房”。裝有和米德調(diào)速器一樣的調(diào)速器。博爾頓在1788年5月給他的合作者瓦特寫信說，“有一種調(diào)節(jié)頂磨石和底磨石之間的壓力或距離的裝置。用這種調(diào)節(jié)裝置，蒸汽機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)得越快，上下磨石就越密合……當(dāng)蒸汽機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，頂磨石就升起……這是由于兩個(gè)鉛鎮(zhèn)重的離心力所致。全速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，鉛鎮(zhèn)重水平上升；運(yùn)轉(zhuǎn)減慢時(shí)，鉛鎮(zhèn)重就下落。它們通過這種方式對(duì)杠桿產(chǎn)生作用�！边@一定是瓦特的妙想，因?yàn)殡m然這種調(diào)速器最初是用在磨石上，而不是用在蒸汽機(jī)上，但在1788年底前，瓦特就按后一種用途將它進(jìn)行改裝了。由于他知道自己不能聲稱發(fā)現(xiàn)了這個(gè)基本原理，因而沒有想申請(qǐng)專利權(quán)。他先于競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手對(duì)調(diào)速器采取保密措施。
流珠軸承
看來很可能是意大利文藝復(fù)興時(shí)期的雕刻家和金匠的塞利尼 （1500～1571年），首先看出一圈自由旋轉(zhuǎn)的滾珠可能減少兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)體之間的摩擦力。1543年，他在自傳中寫道：“我已作成了一尊美麗的朱庇特雕像，將它放在一個(gè)木制底座上。我在底座內(nèi)安了4個(gè)小木球，木球的一大半埋在球窩內(nèi)。整個(gè)設(shè)計(jì)十分巧妙，一個(gè)幼小的孩子也能輕而易舉地使其前后移動(dòng)和轉(zhuǎn)身。
但是松動(dòng)地安在滾道里的進(jìn)行滾動(dòng)接觸的滾珠軸承，直到18世紀(jì)最后25年才開始用在風(fēng)車上。最先用滾珠軸承的風(fēng)車是柱式風(fēng)車（約1780年），機(jī)器的整個(gè)結(jié)構(gòu)圍繞中心柱旋轉(zhuǎn)。1794年，威爾士卡馬森的一個(gè)叫菲利普·沃恩的鐵器制造商用經(jīng)向滾珠軸承作為四輪馬車的車軸軸承，并為此申請(qǐng)了專利權(quán)。從那時(shí)起到19世紀(jì)，特別是在19世紀(jì)的50年代和60年代，人們將滾珠軸承用在兒童玩的旋轉(zhuǎn)木馬、螺旋槳軸、軍艦上的機(jī)槍轉(zhuǎn)塔、扶手椅和自行車等器械的軸上，并取得了若干專利權(quán)。但是，直到有動(dòng)力裝置的車輛出現(xiàn)以后，金屬部件因快速行駛而發(fā)生大量的磨損時(shí)，這項(xiàng)發(fā)明才開始得到充分利用。因此，在汽車和能大批生產(chǎn)的精密的球磨機(jī)出現(xiàn)以前，滾珠軸承并沒有真正起到像今天這樣重大的作用。
彈簧展-2015第十六屆廣州國(guó)際彈簧工業(yè)展覽會(huì)-全球最大彈簧展會(huì)-巨浪展覽-The 16th China(Guangzhou)Int’l
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