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TECHNOLOGIEGESCHICHTE, TECHNOLOGIE, OBJEKTE UM UNS
Mühle. Geschichte der Erfindung und Produktion
Verzeichnis / Die Geschichte der Technik, Technik, Objekte um uns herum Die ersten Werkzeuge zum Mahlen von Getreide zu Mehl waren Steinmörser und Stößel. Ein Fortschritt im Vergleich zu ihnen war die Methode, Getreide zu mahlen, anstatt es zu zerkleinern. Die Menschen waren sehr schnell davon überzeugt, dass das Mahlen von Mehl viel besser gelingt.
Allerdings war es auch eine sehr mühsame Arbeit. Die große Verbesserung war der Übergang von der Hin- und Herbewegung der Reibe zur Rotation. Der Stößel wurde durch einen flachen Stein ersetzt, der sich über eine flache Steinschale bewegte. Es war bereits einfach, von einem Stein, der Getreide mahlt, zu einem Mühlstein zu wechseln, das heißt, einen Stein zum Gleiten zu bringen, während er sich auf einem anderen dreht. Das Getreide wurde nach und nach in das Loch in der Mitte des oberen Steins des Mühlsteins gegossen, fiel in den Raum zwischen dem oberen und dem unteren Stein und wurde zu Mehl gemahlen.
Diese Handmühle wurde am häufigsten im antiken Griechenland und Rom verwendet. Sein Design ist sehr einfach. Die Basis der Mühle war ein Stein, der in der Mitte konvex war. An seiner Spitze befand sich eine Eisennadel. Der zweite, rotierende Stein hatte zwei glockenförmige Vertiefungen, die durch ein Loch verbunden waren. Äußerlich ähnelte es einer Sanduhr und war innen leer. Dieser Stein wurde auf der Basis gepflanzt. In das Loch wurde ein Eisenstreifen eingeführt. Wenn sich die Mühle drehte, wurde das zwischen die Steine fallende Getreide gemahlen. Am Fuß des unteren Steins wurde Mehl gesammelt. Solche Mühlen waren unterschiedlich groß: von kleinen, wie moderne Kaffeemühlen, bis zu großen, die von zwei Sklaven oder einem Esel angetrieben wurden. Mit der Erfindung der Handmühle wurde das Mahlen von Getreide erleichtert, blieb aber dennoch eine mühselige und schwierige Aufgabe. Nicht umsonst entstand in der Getreidemüllerei die erste Maschine der Geschichte, die ohne den Einsatz der Muskelkraft eines Menschen oder Tieres funktionierte. Das ist eine Wassermühle. Aber zuerst mussten die alten Meister eine Wassermaschine erfinden. Die antiken Wassermotoren sind offenbar aus den Bewässerungsmaschinen der Chadufons hervorgegangen, mit deren Hilfe sie Wasser aus dem Fluss holten, um die Ufer zu bewässern. Chadufon war eine Reihe von Schaufeln, die auf der Felge eines großen Rades mit horizontaler Achse montiert waren. Als das Rad gedreht wurde, sanken die unteren Schaufeln in das Wasser des Flusses, stiegen dann auf die Oberseite des Rades und stürzten in die Rutsche. Zuerst wurden solche Räder manuell gedreht, aber wo es wenig Wasser gibt und es schnell entlang eines steilen Kanals läuft, wurde das Rad mit speziellen Schaufeln ausgestattet. Unter dem Druck der Strömung drehte sich das Rad und zog selbst Wasser. Das Ergebnis war eine einfache automatische Pumpe, die für ihren Betrieb keine Anwesenheit einer Person erfordert.
Die Erfindung des Wasserrades war für die Technikgeschichte von großer Bedeutung. Zum ersten Mal steht einem Menschen ein zuverlässiger, vielseitiger und sehr einfach herzustellender Motor zur Verfügung. Schnell stellte sich heraus, dass die durch das Wasserrad erzeugte Bewegung nicht nur zum Pumpen von Wasser, sondern auch für andere Zwecke wie das Mahlen von Getreide genutzt werden konnte. In flachen Gebieten ist die Fließgeschwindigkeit von Flüssen gering, um das Rad mit der Kraft des Aufpralls des Strahls zu drehen. Um den nötigen Druck zu erzeugen, begannen sie, den Fluss zu stauen, den Wasserspiegel künstlich anzuheben und den Strahl entlang der Rutsche auf die Radschaufeln zu lenken.
Doch mit der Erfindung des Motors tauchte sofort ein weiteres Problem auf: Wie überträgt man die Bewegung vom Wasserrad auf das Gerät, das für den Menschen nützliche Arbeit verrichten soll? Für diese Zwecke wurde ein spezieller Übertragungsmechanismus benötigt, der Drehbewegungen nicht nur übertragen, sondern auch umwandeln konnte. Um dieses Problem zu lösen, wandte sich die alte Mechanik wieder der Idee des Rades zu. Der einfachste Radantrieb funktioniert wie folgt. Stellen Sie sich zwei Räder mit parallelen Drehachsen vor, die in engem Kontakt mit ihren Felgen stehen. Wenn sich nun eines der Räder zu drehen beginnt (es wird Fahrer genannt), beginnt sich aufgrund der Reibung zwischen den Felgen auch das andere (Sklave) zu drehen. Außerdem sind die von den auf ihren Rändern liegenden Punkten durchlaufenen Wege gleich. Dies gilt für alle Raddurchmesser. Daher wird das größere Rad im Vergleich zu dem ihm zugeordneten kleineren um ein Vielfaches weniger Umdrehungen machen, als sein Durchmesser den Durchmesser des letzteren übersteigt. Wenn wir den Durchmesser eines Rades durch den Durchmesser des anderen teilen, erhalten wir eine Zahl, die als Übersetzungsverhältnis dieses Radantriebs bezeichnet wird. Stellen Sie sich ein Zweiradgetriebe vor, bei dem der Durchmesser eines Rads doppelt so groß ist wie der Durchmesser des anderen. Wenn das größere Rad angetrieben wird, können wir mit diesem Getriebe die Bewegungsgeschwindigkeit verdoppeln, aber gleichzeitig verringert sich das Drehmoment um die Hälfte. Diese Kombination von Rädern ist praktisch, wenn es wichtig ist, am Ausgang eine höhere Geschwindigkeit als am Eingang zu erreichen. Wenn dagegen das kleinere Rad angetrieben wird, verlieren wir am Ausgang an Geschwindigkeit, aber das Drehmoment dieses Zahnrads verdoppelt sich. Diese Ausrüstung ist nützlich, wenn Sie "die Bewegung stärken" möchten (z. B. beim Heben von Gewichten). So ist es mit einem System aus zwei Rädern mit unterschiedlichen Durchmessern möglich, die Bewegung nicht nur zu übertragen, sondern auch zu transformieren. In der Praxis werden fast nie Zahnräder mit glattem Kranz verwendet, da die Kupplungen zwischen ihnen nicht steif genug sind und die Räder durchrutschen. Dieser Nachteil kann beseitigt werden, wenn anstelle von glatten Rädern Zahnräder verwendet werden. Die ersten Radgetriebe tauchten vor etwa zweitausend Jahren auf, verbreiteten sich aber erst viel später. Tatsache ist, dass das Schneiden von Zähnen große Präzision erfordert. Damit sich das zweite Rad gleichmäßig dreht, ohne Rucke und Stopps, bei gleichmäßiger Drehung eines Rades, müssen die Zähne eine spezielle Form erhalten, bei der die gegenseitige Bewegung der Räder so wäre, als würden sie sich ohne übereinander bewegen Durchrutschen, dann würden die Zähne des einen Rades in die Vertiefungen des anderen fallen. Wenn der Abstand zwischen den Zähnen der Räder zu groß ist, schlagen sie aufeinander und brechen schnell ab. Ist der Spalt zu klein, schneiden die Zähne ineinander und bröckeln. Die Berechnung und Herstellung von Zahnrädern war für antike Mechaniker eine schwierige Aufgabe, aber sie wussten bereits ihre Bequemlichkeit zu schätzen. Schließlich boten verschiedene Kombinationen von Zahnrädern sowie ihre Verbindung mit einigen anderen Zahnrädern enorme Möglichkeiten zur Umwandlung von Bewegungen.
Beispielsweise wurde nach dem Verbinden eines Zahnrads mit einer Schraube ein Schneckenrad erhalten, das die Drehung von einer Ebene auf eine andere überträgt. Mit Kegelrädern ist es möglich, die Drehung in einem beliebigen Winkel zur Ebene des Antriebsrads zu übertragen. Durch die Verbindung des Rades mit einem Zahnradlineal ist es möglich, die Rotationsbewegung in eine Translationsbewegung umzuwandeln und umgekehrt, und durch Anbringen einer Verbindungsstange am Rad wird eine hin- und hergehende Bewegung erzielt. Um Zahnräder zu berechnen, verwenden sie normalerweise nicht das Verhältnis der Durchmesser der Räder, sondern das Verhältnis der Zähnezahl der antreibenden und angetriebenen Räder. Oft werden mehrere Räder im Getriebe verwendet. In diesem Fall ist das Übersetzungsverhältnis des gesamten Getriebes gleich dem Produkt der Übersetzungsverhältnisse der einzelnen Paare.
Als alle Schwierigkeiten, die mit der Erlangung und Umwandlung von Bewegung verbunden waren, erfolgreich überwunden waren, erschien eine Wassermühle. Zum ersten Mal wurde seine detaillierte Struktur vom alten römischen Mechaniker und Architekten Vitruv beschrieben. Die Mühle in der Antike hatte drei Hauptkomponenten, die zu einem einzigen Gerät verbunden waren: 1) einen Motormechanismus in Form eines vertikalen Rades mit durch Wasser gedrehten Schaufeln; 2) einen Übertragungsmechanismus oder ein Getriebe in Form eines zweiten vertikalen Getriebes; das zweite Zahnrad drehte das dritte horizontale Zahnrad - das Ritzel; 3) ein Aktuator in Form von oberen und unteren Mühlsteinen, und der obere Mühlstein war auf einer vertikalen Getriebewelle montiert, mit deren Hilfe er in Bewegung gesetzt wurde. Getreide wurde aus einem trichterförmigen Eimer über den obersten Mühlstein gegossen.
Die Errichtung einer Wassermühle gilt als wichtiger Meilenstein der Technikgeschichte. Sie wurde die erste Maschine, die in der Produktion eingesetzt wurde, eine Art Höhepunkt der antiken Mechanik und der Ausgangspunkt für die technische Suche nach der Mechanik der Renaissance. Ihre Erfindung war der erste schüchterne Schritt in Richtung Maschinenproduktion. Autor: Ryzhov K.V.
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