Шейпак А.А. История науки и техники. Материалы и технологии. Учебное пособие. Часть 2

Подождите немного. Документ загружается.

101

темнокрасного до ослепительно белого, а при охлаждении наблюдается

обратная последовательность. При этом со сталью происходили странные

процессы: постепенно темнеющая масса металла в какой-то момент осты-

вания внезапно раскалялась, словно вспыхивала, а затем снова начинала

темнеть и затем равномерно охлаждалась. Чернов понял, что сталь может

проходить некоторые критические точки, соответствующие какой

-то опре-

деленной температуре. Эти критические точки получили впоследствии на-

звание «критических точек Чернова». Результаты исследований были

опубликованы на русском и французском языках.

Сталь, нагретая ниже «точки А» (современные точные измерения да-

ют значение 727°С), не закаливается. Если нагревание не дошло до «точки

В», то сталь будет закаливаться, но останется

крупнозернистой. При на-

гревании выше «точки В» (примерно 800-850°С) сталь изменит свою

структуру на мелкозернистую. «Точка С» совпадает с температурой плав-

ления стали.

Далее им были проведены работы по созданию русского способа бес-

семеровского процесса, учитывающего химический состав русского чугу-

на, разработаны корабельная броня и бронепробивающие снаряды и мно-

гое

другое. Тридцать лет Дмитрий Константинович читал лекции по стале-

литейному делу в Петербургской артиллерийской академии.

Осенью 1916 г. врачи отправили старого профессора в Ялту на отдых

и лечение. Там его застала гражданская война и смерть. Но незадолго до

окончательного установления советской власти в Крыму с ним произошла

история, характеризующая его как

истинно русского челов. и патриота.

Британское правительство поручило командиру одного миноносца пере-

дать знаменитому металлургу приглашение прибыть в Лондон. Дмитрий

Константинович отказался переселиться в Англию и остался в Ялте, спо-

койно ожидая вступления Красной Армии в город.

Д.К.Чернов был бессменным председателем Металлографической ко-

миссии Русского технического общества, почетным членом

общества тех-

нологов, пожизненным почетным председателем Русского металлургиче-

ского общества, почетным членом Американского института горных ин-

женеров, почетным членом Лондонского Королевского общества искусств,

наук и промышленности, почетным вице-президентом Британского инсти-

тута железа и стали и имел еще ряд почетных званий.

2.7.3.

И.П.БАРДИН

Иван Павлович Бардин (1883-1960 гг.) родился в селе Иверский Устюг

Саратовской губернии в семье сельского портного. Сначала он учился в

сельской школе, а после переезда родителей в Саратов – в городском ре-

месленном училище. Основными предметами были физика и математика,

но по шесть часов каждый день приходилось проводить за верстаком, по-

стигая

практическое мастерство. Затем в судьбу Бардина вмешалась тетка,

сельская учительница, которая хотела, чтобы ее племянник стал агроно-

102

мом или землемером. Бардин закончил сельскохозяйственную школу, а в

1906 г. поступил в Киевский политехнический институт. Прослушав цикл

лекций профессора-металлурга В.П. Ижевского, он понял, что отныне его

жизнь будет принадлежать только металлургии. Окончив в 1910 г. Киев-

ский политехнический институт, Бардин не нашел для себя в России рабо-

ты. В 1910-1911

гг. он был рабочим на заводах США, затем работал на ме-

таллургических заводах Юга России. Большую роль в жизни Ивана Павло-

вича сыграла совместная работа с выдающимся инженером-металлургом

М.К. Курако. Бардин являлся одним из руководителей строительства Куз-

нецкого металлургического комбината. В 1932 г. ему было присвоено зва-

ние академика, а

в 1942 г. он стал вице-президентом Академии наук СССР.

С 1939 г. он руководил Институтом металлургии АН СССР, с 1944 г.– Цен-

тральным научно-исследовательским институтом черной металлургии, ко-

торый с 1960 г. носит его имя. Во время Великой отечественной войны

Иван Павлович руководил работами Академии наук, направленными на

мобилизацию ресурсов восточных районов

страны для нужд обороны. Ос-

новные работы И.П.Бардина посвящены следующим вопросам: проектиро-

вание новых полностью механизированных металлургических заводов,

создание типовых металлургических агрегатов, интенсификация металлур-

гических процессов при помощи кислородного дутья. За интенсификацию

мартеновского процесса путем применения кислорода ему была присуж-

дена Государственная премия, а за создание первых промышленных уста

новок непрерывной разливки стали он был удостоен Ленинской премии.

И.П. Бардин был прекрасным преподавателем, создавшим школу метал-

лургов в Московском институте стали и сплавов.

2.7.4.

А.А. БАЙКОВ

Александр Александрович Байков (1870-1946 гг.) родился в городе

Фитеж Курской губернии в семье юриста. Во время обучения в Курской

гимназии, он увлекся химией. Его настольной книгой были труды

Д.И. Менделеева. В доме приютилась крохотная химическая лаборатория,

в которой будущий академик проводил все свободное время. В 1893 г. он

окончил физико-математический

факультет Петербургского университета.

По окончании университета два года работал на кафедре химии, затем стал

заведовать химической лабораторией института инженеров путей сообще-

ния, где изучал свойства сталей, цементов и других вяжущих веществ. По

высказыванию великого химика Д.И. Менделеева, металлургия является

химией высоких температур. Поэтому неудивительно, что Александр

Александрович стал одним из

организаторов металлургического факульте-

та вновь созданного Петербургского Политехнического института. С

1903 г. он – профессор Петербургского политехнического института. Бай-

ков был выдающимся педагогом, создавшим школу металловедов.

Важнейший труд Александра Александровича - это доказательство

существования аустенита (1909 г.) путем травления железа хлористым во-

103

дородом при высокой температуре и исследование сплавов меди и сурьмы.

Не ограничиваясь преподаванием и научной работой, Байков принимает

живое участие в создании передовых технологий (в первую очередь на

Обуховском заводе). Он был одним из создателей Русского металлургиче-

ского общества.

С 1917 по 1921 г. Александр Александрович жил в Крыму и работал в

Симферопольском

университете. По возвращении в Политехнический ин-

ститут, он создал в 1921 г. кафедру теории металлургических процессов, а

с 1925 г. стал ректором института. Байков много сделал для становления

Магнитогорского и Кузнецкого металлургических комбинатов. Ему при-

надлежит решение так называемой керченской проблемы: создание высо-

кокачественной стали из руды с высоким содержанием фосфора и

мышья-

ка. Большой вклад был сделан в разработку высокачественных огнеупоров.

Александр Александрович Байков был прекрасным лектором, его ау-

дитория всегда была переполненнной.

2.8. ГОРНОЕ ДЕЛО

Развитие торговли и промышленности порождало все больший спрос

на металлы, благодаря чему эти две отрасли развивались быстрее осталь-

ных. Чтобы удовлетворить этот растущий спрос, особенно спрос на руду,

которую приходилось добывать гораздо глубже под землей, были нужны

тяжелые машины с механическим приводом. Впервые обобщил опыт по

применению таких машин немецкий

ученый Агрикола («De Re Metallica»,

1556 г.). В книге много иллюстраций, которые дают полное представление

об этих машинах. Некоторые из них не представляют собой новых изобре-

тений, а скорее свидетельствуют о расширении масштабов их применения.

Одной из наиболее распространенных машин был конный ворот рудо-

подъемника. Такой привод применялся еще при использовании тягловой

силы скота

на мукомольных мельницах в V в. до н. э., усовершенствова-

нию упряжи в средние века, при применении зубчатых колес для водо-

подъемного колеса после 200 г. до н. э. и для водяной мельницы в I в. до н.

э. Подъемник, приводимый в движение водяным колесом диаметром около

11 м, является, вероятно, наиболее мощной машиной,

которую можно бы-

ло построить из существовавших тогда материалов. В этом случае подъем-

ник использовался вместо насоса для откачки воды, но он вполне годился

и для подъема руды из рудника. На водяном колесе имелись два ряда ков-

шей, образующих механизм переключения вращения колеса с помощью

двух рычагов, которыми рабочий открывает один

шлюз и закрывает вто-

рой. Руду с шахтного двора в Германии к концу XV в. откатывали по при-

митивной рельсовой колее. Примерно в 1500 г. стали применять гидропри-

вод для дробления руды в толчейных установках.

104

Самой трудной задачей в горнорудном деле была откачка воды, кото-

рая всегда создавала угрозу затопления выработок, причем, чем глубже за-

легал горизонт, тем больше становилась подобная опасность. Самые пере-

довые тяжелые машины того времени предназначались для откачки воды

из рудников. Агрикола описывает нагнетательные и всасывающие насосы,

ковши на цепи, напоминающие приспособления

для ирригационных целей,

но с заменой веревок и глиняных черпаков тяжелыми цепями и железными

ковшами. Агрикола дает описание насоса с мешками на цепи, который был

чем-то промежуточным между нагнетательным насосом и насосом с ков-

шами на цепи и имел ряд преимуществ при том уровне развития техники.

Круглые мешки из

конского волоса плотно входили в вертикальную трубу,

нижний конец которой опущен в водосборник. Когда цепь тянули вверх,

мешки поднимали воду по трубе. В нагнетательном насосе нижней части

трубы приходилось выдерживать напор всего столба воды, а изготовление

столь прочных труб было далеко не легкой задачей. В насосе же с мешка-

ми на

цепи значительная часть напора на трубу воспринимается как на-

грузка цепью. Обратите внимание, что этот насос приводится в движение

людьми через колесо-топчак. В те времена еще часто прибегали к исполь-

зованию мускульной силы человека, иногда через такие грубые механиз-

мы, как вертикальный ворот или лебедка. Агрикола дает описание уста-

новки в Хемнице, состоявшей из трех насосов, последовательно соединен-

ных с подобными мешками на цепи, самый нижний из которых находился

под землей на глубине около 200 м. Вся установка приводилась в движе-

ние 24 лошадьми в четыре смены, т.е. была довольно мощной. Большой

недостаток всасывающего насоса заключался в том, что он был

способен

поднимать воду на высоту всего около 10 м. Приблизительно в 1545 г. для

устранения этого недостатка была специально сконструирована установка

с последовательным соединением нескольких всасывающих насосов, при-

водимых в движение одним водяным колесом.

Первые практически полезные паровые машины появились в связи с

необходимостью решения задач по откачке воды из шахт и

созданием сис-

темы водоснабжения для растущих городов. В 1700 г. средняя глубина

угольных шахт в Англии составляла 120 м, к 1750 г. она увеличилась до

180 м. В 1702 г. владелец одной из шахт для обеспечения работы насосов

держал 500 лошадей.

В дальнейшем на смену гидравлическому двигателю (водяному коле-

су) пришла паровая машина, что значительно облегчило

работу по откачке

воды из шахт и другие процессы. Однако наибольшая активность в усо-

вершенствовании техники горного дела приходится на конец XVIII-XIX в.

Это связано с ростом машиностроения, паровой энергетики и метал-

лургии, который значительно увеличил спрос на продукцию горного дела.

Металлургия требовала в связи с переводом доменного процесса на мине-

ральное

топливо огромных запасов железной руды и каменного угля. На-

пример, с 1800 по 1870 гг. добыча каменного угля увеличилась с 13,9 до

105

187,3 млрд. т. в год; железной руды - с 1,8 до 20,5 млрд. т в год; а общая

среднегодовая добыча всей продукции горного дела во всем мире достигла

225,3 млрд. т в год.

Лидирующей страной в области горного дела в начале XIX в. была

Англия. На ее долю приходилось 87% всей мировой добычи угля, и имен-

но

это способствовало появлению многих важных изобретений в области

горного дела в этой стране. Однако уже с начала 50-х годов довольно бы-

стро стала развиваться горная промышленность в Германии и США, а за-

тем к ним присоединилась и Франция.

Развитие горной промышленности требовало освоения новых место-

рождений. Для закладки новых шахт

были необходимы надежные данные

о наличии полезных ископаемых. В связи с этим повысилась роль разве-

дочного дела. Возникла необходимость в усовершенствовании методов

разведки и в первую очередь бурения.

Еще в середине XVIII в. появилось так называемое ударноштанговое

бурение, позволившее решить две основные проблемы горной техники то-

го времени: бурить более твердые породы

и проходить более глубокие

скважины. Однако скоро обнаружились недостатки такого бурения: штан-

ги, соединенные в одну колонну, при работе получали очень большое на-

пряжение, приводящее к их изгибу. Стремясь исправить эти недостатки

горные инженеры предложили ряд усовершенствований этого процесса. В

1834 г. немцем Эйнгаузеном были изобретены ножницы, которые помеща-

лись между

ударной штангой и системой штанг, расположенных выше.

При бурении ударная штанга наносила удар по забою скважины. Этот удар

не распространялся на вышележащие штанги. Таким образом, изобретение

Эйнгаузена позволило проходить более глубокие скважины.

В 40-х годах XIX в. появились различные варианты свободно падаю-

щих штанг. В 1844 г.в Англии стал применяться свободно

падающий бур

Кинда, а в 1848 г. - бур Фабиана. Глубина бурения достигала 200 и более

м. В России при помощи систем со свободно падающим буром были прой-

дены очень глубокие скважины. В районе города Подольска была пробу-

рена скважина глубиной в 287 м, в то время это была самая глубокая сква-

жина.

С увеличением

глубины разведочных скважин возникла проблема

очищения их от разбуренной породы. В связи с этим наряду с ударно

штанговым бурением получило распространение так называемое канатное

бурение, отличавшееся от последнего тем, что штанга, имеющая на конце

долото, опускалась в скважину на канате, а не на системе жестких штанг.

Долото соединялось с тяжелой

ударной штангой квадратного или круг-

лого сечения. После пробуривания небольшого участка скважины долото

легко поднимали на канате на поверхность, а в скважину опускали на ка-

нате длинное ведро - желонку, которое очищало скважину от пород. Ка-

натное бурение получило особенно большое применение во второй поло-

вине XIX в.

106

Однако канатное бурение имело и свои отрицательные стороны: штан-

га поворачивалась с очень большим трудом. Этот недостаток был вскоре

преодолен введением самоповорачивающихся ударных штанг. В различ-

ных странах, в первую очередь в Англии и США, для этой цели были соз-

даны специальные буровые станки. В 60-х годах в США стали приме

няться станки для бурения скважин на глубину более 1000 м.

В начале XIX в. было высказано мнение о возможности очистки сква-

жины от разбуренной породы путем промывки забоя струёй воды. В Евро-

пе этот метод стали использовать в 1815 г. Однако лишь в 1855 г. датча-

нин Мертенсон изобрел способ бурения мягких пород путем

проходки

скважин струёй воды. Этот так называемый датский способ разведочного

бурения сохраняет свое значение и до настоящего времени. Однако буре-

ние с промывкой скважин водой или специальным буровым раствором,

связанное с введением в практику бурения обсадных труб, широко распро-

странилось лишь в конце XIX в.

Строительство большого количества рудников и шахт потребовало

изменение методов проходки горных выработок как вертикальных, так и

горизонтальных.

Проходка шахтных стволов в условиях достаточно твердых пород при

сравнительно слабом притоке воды не вызывала трудностей. Она осущест-

влялась при помощи взрывных работ, причем выработки укреплялись вен-

цовой крепью.

Но при плывунах, а также в условиях трещиноватых пород с боль-

шим притоком воды этими способами проходить горные выработки бы-

ло невозможно. С начала XVIII в. для крепления шахтных стволов, прохо-

димых в плывунах, начали применять забивную деревянную крепь. В Рур-

ском бассейне появилась металлическая забивная крепь.

В 1839 г. во Франции инженер Триже впервые предложил кессонный

метод проходки шахтных стволов, который в 1841 г

. был применен при

проходке ствола угольной шахты в водонасыщенных грунтах во Франции.

Кессон представлял собой металлическую трубу диаметром 1,8 м, вверху

которой был установлен шлюзовой аппарат, через который проходили ра-

бочие, извлекался грунт и доставлялись необходимые материалы.

С конца 40-х годов метод шахтных стволов, предложенный Киндом,

стал применяться для разведочного бурения.

Метод Кинда был усовер-

шенствован в 1850 г. бельгийским инженером Шадроном, применившим

специальные устройства, позволившие почти полностью остановить при-

ток воды в шахту.

Примерно в 50-х годах XIX в. окончательно сформировался метод

проходки шахтных стволов в мягких грунтах с большим притоком воды.

Это было по существу ударноштанговое бурение, но воспроизведенное в

большем размере

. Штанги, приводившиеся в движение паровой машиной,

оканчивались специальным инструментом с насаженными на него долота-

ми. Этим инструментом производились удары по забою при постепенном

107

поворачивании штанг. Буровой инструмент давал возможность проходить

стволы шахт диаметром до 4,5 м. Бурение осложнялось громоздким обору-

дованием. Предварительная откачка воды не производилась.

Горизонтальные выработки проходились при помощи взрывных ра-

бот, которые в своем развитии претерпели большие изменения. Были изо-

бретены новые виды взрывных веществ, усовершенствованны способы

взрывания, внедрены эффективные способы бурения

шпуров. Развитие во-

енной техники привело к открытию мощных взрывчатых веществ: пирок-

силина и нитроглицерина. Пироксилин был открыт Шейнбейном в 1846 г,

а нитроглицерин - Собреро в 1847 г. Практически нитроглицерин начал

применяться после того, как русские ученые Н.Н.Зинин и В.Ф. Петрушев-

ский провели начиная с 1854 г. ряд опытов по

его использованию. В 1867

г. А. Нобелем был изобретен динамит. С 70-х годов XIX в. начал приме-

няться пироксилин.

В 1867 г. на Верхне-Успенском прииске в Забайкалье были произве-

дены первые опыты по применению нитроглицерина для взрывных работ.

С этого времени новые взрывчатые вещества начали быстро внедряться в

горную промышленность.

Так как применение

открытого огня для воспламенения пороховых

зарядов приводило к частым катастрофам в рудниках и шахтах, в 1830 г.

был предложен огнепроводный, или бикфордов, шнур, позволивший зна-

чительно снизить опасность взрывных работ. Однако только изобретение

и внедрение в конце XIX в. электрического взрывателя в горном деле по-

зволило обеспечить безопасность взрывных работ. Впервые опыты

по

электрическому взрыванию мин провел в 1812 г. П.Л.Шиллинг. Но в гор-

ном деле этот способ взрывания получил распространение значительно

позже - в конце XIX - начале XX в.

Известно, что на скорость ведения взрывных работ большое влияние

оказывает способ бурения шпуров. Длительное время бурение шпуров

осуществлялось вручную. Первые попытки создания перфораторов (от-

бойных

молотков) относятся к началу XIX в. Вначале был создан ударный

перфоратор(перфоратор Иордана).Принцип его действия заключался в

следующем: при помощи махового колеса и специальных защепов под-

нималась скрепленная с поршнем штанга. Затем под действием сжимаю-

щей пружины штанга шла вниз, нанося удар за счет собственной силы

тяжести и ударной силы

пружины. Этот перфоратор предназначался для

бурения шпуров в твердых породах. Для мягких пород были созданы вра-

щательные перфораторы.

Во второй половине XIX в. были созданы перфораторы, приводимые

в действие паром и водой. В 1849 г. впервые такой перфоратор сконструи-

ровал американец Коуч, использовав при этом элементы поршневой ма-

шины. Перфоратор Коуча был очень

громоздок. Его можно было приме-

нять лишь при проходке выработок большого сечения, в частности желез-

нодорожных тоннелей. Кроме того, применение паровых перфораторов

108

осложняло проветривание выработок, поэтому в 60-х годах они были за-

менены пневматическими перфораторами, работающими при помощи

сжатого воздуха.

Первый пневматический перфоратор был создан в 1857 г. француз-

ским инженером Соммелье. Это был перфоратор ударного типа. Примене-

ние его в 1861 г. увеличило скорость проходки тоннелей более чем в 2

раза. Пневматические перфораторы были затем

усовершенствованны при

строительстве Сен-Готардского тоннеля. Здесь впервые начали применять-

ся в большом количестве станки с целым комплектом парфораторов.

Хотя первые перфораторы для бурения и были изобретены в начале

XIX в., однако в горном деле они стали применяться не сразу. Механизи-

рованное бурение шпуров обходилось в 2 раза дороже ручного труда, и

по-

этому предприниматели отказывались применять перфораторы. Успехи в

развитии механизированного бурения шпуров в этот период связаны не с

работами в рудниках, а с постройкой железнодорожных тоннелей. Ре-

шающим моментом здесь явилась не стоимость бурения, а большая ско-

рость проходки.

В рассматриваемый период были усовершенствованны системы раз-

работок добычи всех полезных

ископаемых. В рудной промышленности

был осуществлен переход к выемке полезных ископаемых горизонтальным

способом, а обычно добыча шла снизу вверх. В каменноугольной про-

мышленности разрабатывались преимущественно пологие и наклонные

пласты средней мощности.

В первой половине XIX в. были проведены работы по механизации

транспортировки полезных ископаемых. На многих рудниках и шахтах

стала использоваться канатная

откатка, при которой вагонетки прикрепля-

лись к бесконечно движущемуся канату, укрепленному между двумя шки-

вами, один из которых приводился в движение либо лошадью, либо паро-

вой машиной.

Наиболее интересные изобретения в области транспортировки полез-

ных ископаемых были сделаны в золотопромышленности. Так, в 1861 г.

инженером А. Лопатиным был изобретен так называемый

песковоз. Это

был первый ленточный конвейер, предназначенный для транспортировки

золотосодержащих песков к машинам, а отмытых песков в отвал. Лопатин

широко применял свое изобретение на приисках Восточной Сибири. Пес-

ковоз Лопатина явился прообразом современного конвейера, нашедшего

самое широкое применение в горной промышленности.

Большие сдвиги произошли в технике подъема. Решающую роль в пе

ревооружении техники подъема сыграла примененная в качестве двигателя

паровая машина. В начале XIX в. на рудниках еще можно было увидеть и

паровой насос для откачки воды из шахты, и гидравлическое колесо для

подъема полезных ископаемых. Однако с 20-х годов XIX в. для подъема

начинают широко применяться паровые машины. Создаются специальные

рудничные подъемные

установки, приводимые в действие паровым двига-

109

телем. Одновременно велись работы по созданию шахтных парашютов,

которые в случае обрыва каната или отказа тормозов паровой машины за-

держивали падающую клеть.

Наиболее острой проблемой, стоявшей перед горной техникой, была

проблема водотолива. В XIX в. на рудниках для привода поршневых насо-

сов стали применять паровую машину двойного действия, заменившую

пароатмосферную машину. В

середине XIX в. осуществляется переход

сначала к штанговым безбалансирным машинам, а затем к паровым насо-

сам прямого действия. В этом случае паровая машина при паровом насосе

прямого действия устанавливалась не на поверхности, а в подземной ка-

мере. Такая система водоотлива давала возможность откачивать руднич-

ные воды из более глубоких шахт. Центробежные

насосы стали внедряться

в практику горного дела лишь в конце XIX и начале XX в., когда для их

привода был применен электродвигатель. В 1898 г. французский академик

О.Рато разработал эффективную конструкцию многоступенчтого центро-

бежного насоса для откачки воды из шахт. Этот насос с приводом от элек-

тродвигателя обеспечивал подачу 250 куб. м воды в

час на высоту 500 м.

3. ИНСТРУМЕНТ, СТАНКИ, ПРОИЗВОДСТВО

3.1. ВВЕДЕНИЕ

По мере развития человеческого общества происходило дифференци-

рование первобытных орудий на инструменты (пила, бурав) и оружие для

войны и охоты. Основными ручными инструментами долгое время были

молот или молоток, топор, пила и напильник. Инструменты античности и

средневековья были идентичными в течение не менее 1000 л. (В 1066 г. со-

стоялась знаменитая битва

при Гастингсе, во время которой использова-

лись и каменные топоры).

Острые клыки, когти, рога, зубы, бивни предназначены для нападения

и защиты, для добычи пищи и сохранения жизни, что хорошо известно

всем. Однако, несмотря на свое большое разнообразие и принадлежность к

различным представителям животного мира и длительную эволюцию, все

они обобщены единым

принципом действия. Такое единство принципа

действия не могло быть не подмечено первобытным человеком, у которого

не было ни длинных зубов-клыков, ни острых когтей; поэтому, борясь за

выживание, он изобретал, учась у природы. Человек стал изобретать, а по

существу просто заменять клыки или когти деревянными кольями, костя-

ными и каменными

отщепами. Но не только у животных, но и у растений

есть чему поучиться. Вспомним колючки многих растений и особенно как-

тусов. Ведь они тоже очень острые и легко прокалывают толстую кожу. К

110

тому же колючки-шипы некоторых видов растений достигают длины до 45

см и имеют солидную прочность. Поэтому разнообразные колючки и ши-

пы применяли в качестве наконечников для стрел. Делали из них также

иголки и рыболовные крючки.

Действие всех этих колющих, царапающих, впивающихся орудий, за-

имствованных у природы или по ее образцам, основано

на едином прин-

ципе. В Толковом словаре русского языка под редакцией Д.Н. Ушакова

имеется следующее определение слова «клин»: «Заостренный книзу и

расширяющийся кверху кол, кусок дерева или железа, употребляемый для

расщепления, раскалывания дерева». Имеют заострение, стало быть, как

раз все эти клыки, кости, зубы, бивни животных, колючки, иголки, когти,

зубы, шипы растений, которыми пользовался наш пращур. Потом появи-

лись рубила, отщепы, колуны, наконечники стрел, ножи, а также многие

другие инструменты для обработки материалов. Каменные топоры, рубила,

резцы делались в древности с наиболее эффективным углом заострения

клина, который определялся опытным путем, методом многократных проб

и ошибок. От заострения клина зависит расклинивающая

сила: чем острее

угол клина, тем больше получается расклинивающая сила, причем во мно-

го раз. Интересно, что ручные каменные орудия – резцы позднего палеоли-

та – очень уж напоминают простые строгальные или токарные резцы на-

шего времени. Кремневые и костяные резцы представляют собой клин и

имеют одну, можно сказать, главную режущую кромку.

Особый интерес представляет такой распространенный ручной инст-

румент, как напильник, который имеет предшественника в виде ручного

каменного бруска [15]. Напильник практически не изменился в течение

тысячелетий. Он известен с античных времен. Сначала применялась одно-

рядная насечка с термообработкой (цементация и закалка). Затем появи-

лась перекрестная насечка (поперечная и косая). Однако в знаменитой

коллекции напильников Фельгауза (1560 г.) находятся в основном напиль-

ники с одной поперечной насечкой. Насекальщик работал или специаль-

ным молотком (зубильный молоток) или зубилом и обычным молотком.

Первая насекальная машина в 1503 г. была предложена Леонардо да Вин-

чи. В 1627 г. французский слесарь Матюрен Жусс де-ла Флеш предложил

свою конструкцию. Только

к середине XIX в. трудами многих изобретате-

лей машина была создана. В настоящее время по европейской системе

классификации насчитывается около сотни видов этого инструмента, ко-

торый раньше имел свыше 300 модификаций.

Все рабочие машины для изменения формы и состояния рабочего те-

ла, к которым относятся в частности металлорежущие, прядильные и ткац-

кие станки

, имеют в своей конструкции простейшие механизмы, давно из-

вестные человечеству. В первую очередь надо отметить рычаг, известный

еще первобытным охотникам. Теорию рычага дал знаменитый греческий

ученый Архимед. Самое ранее изображение блока относится к эпохе рас-

цвета Ассирийского царства(VII в. до н. э.).