Механика. Развитие машиностроения

Уже в период до XVIII века ши­рокое распространение огнестрельного оружия резко увели­чило потребность в чугуне, дало мощный толчок развитию металлургии и привело к появлению новых отраслей металлообрабатывающей промышленности. Изобретение бумаги и книгопечатания вызвало появление бумагоделательной про­мышленности и типографского дела. Очень важное значение имело то обстоятельство, что эти новые отрасли производ­ства отличались сложной для того времени техникой и сво­им развитием много способствовали общему техническому прогрессу. Развитие артиллерийских орудий привело к усо­вершенствованию техники литья и появлению новых видов станков (например, сверлильного станка, приводимого в дви­жение водяным колесом).

В своей совокупности все эти многообразные усовершен­ствования и изобретения привели к коренным сдвигам в об­ласти производственной техники.

Таким образом, произошло развитие ремесленного произ­водства и зарождение мануфактур, появились водяные и вет­ряные мельницы и расширилась сфера их производственно­го применения. Важным моментом этого периода является соединение науки с практикой, становление эксперименталь­ной науки и развитие механики.

В конце XVIII - начале XIX в. проходил процесс карди­нальных изменений в материально-технической базе капита­листического производства, который с полным основанием называют технической революцией. В результате этого рево­люционного преобразования произошло становление машин­но-фабричного производства. В XIX в. в своем наиболее раз­витом виде техническое оснащение капиталистического ма­шинно-фабричного производства представляло собой совокуп­ность технологических машин, приводимых в действие от одного центрального парового двигателя через разветвлен­ную сеть передаточных механизмов.

Техническая революция конца XVIII - начала XIX в. свя­зана с изобретением и внедрением рабочих машин в веду­щую отрасль промышленности этого периода — текстильное производство. Затем под воздействием потребности производ­ства был создан универсальный тепловой двигатель в виде паровой машины двойного действия. Однако только с пере­ходом на машинную систему производства машин были обес­печены необходимые технические условия для победы круп­ной машинной индустрии.

В результате технической революции конца XVIII - нача­ла XIX в. были изобретены различные машины, необходи­мые для создания крупного машинного производства, созда­ны условия для такого построения технологического процес­са, при котором предмет труда проходит последовательный ряд взаимно связанных частичных процессов, выполняемых разнородными, но дополняющими одна другую рабочими машинами.

В новых условиях изготовление изделий предполагало выполнение трех обязательных условий:

1) предмет труда обрабатывался инструментом, приводимым в действие механизмом машины, а не человеком, который теперь сам становится придатком машины;

2) обработка строится на основе разделения труда не по субъективному принципу, как это было в мануфактуре, а на основе объективного разложения технологического процесса на такие составные части, выпол­нение которых можно передать техническим средствам;

3) производственный процесс осуществляется в результате ко­операции не «частичных» рабочих, а кооперации и взаимо­действия «частичных» машин, в совокупности составляющих систему.

Все это создавало технические предпосылки про­мышленной революции, т.е. изменения способа производства в результате перехода к машинно-фабричному производству, к крупной капиталистической промышленности.

Машины, которые стоили очень дорого и поэтому были доступны только крупным капиталистам, изменили весь су­ществовавший до тех пор способ производства и вытеснили рабочих: они изготовляли товары дешевле и лучше, чем мог­ли их сделать рабочие с помощью своих несовершенных пря­лок и ткацких станков. Вслед за текстильным производством машины вскоре получили широкое распространение и в дру­гих отраслях промышленности.

Техническая революция постепенно захватила все отрасли промышленности; были технически перевооружены транспорт, связь, а потом и сельское хозяйство. Великая промышленная революция за сто лет во всех цивилизованных странах совер­шила полный переворот во всем способе производства.

В условиях машинной индустрии технические средства, технология и организация производственного процесса сво­бодны от жесткой ориентации на возможности работника. Разложение технологического процесса на элементарные опе­рации является предпосылкой нового построения производ­ства, исходя из учета, прежде всего, его объективных факто­ров. Тем самым создаются условия для того, чтобы возника­ющие проблемы могли быть разрешены научно. Процесс про­изводства становится применением науки, а наука — факто­ром, функцией производственного процесса.

Успешное освоение машин в ткацком производстве и дру­гих отраслях промышленности, развитие металлообрабаты­вающих станков положили начало формированию новой от­расли промышленности — машиностроения.

Распространение паровых и текстильных машин и свя­занное с этим увеличение количества железа и других метал­лов в производстве машин приводили к расширению сферы применения металле режущих станков. Однако выпуск ме­таллических машин и необходимость выдерживать опреде­ленную точность изготовления отдельных деталей вступало в конфликт с ручными методами производства. Только при­мерно с 1850 г. все большая доля орудий для рабочей маши­ны начинает изготавливаться в Англии машинным способом. Это свидетельствует о том, что в первой половине XIX в. ма­шины еще не могли конкурировать по точности и качеству обработки с ручным трудом, хотя здесь, вероятно, имел мес­то еще и недостаток точных станков.

К середине XIX в. машиностроение начинает склады­ваться в особую отрасль промышленности. В промышленно развитых странах, прежде всего в Англии, происходят сдвиги в укладе хозяйства и, следовательно, в структуре занятости рабочей силы. В 1850 г. в Англии в сельскохо­зяйственном производстве было занято только 26 % мужс­кого самодеятельного населения (старше 20 лет). В 1860 г. в машиностроении США (третьей по промышленному раз­витию державы в мире в тот период) было занято 41 223 человека, а выпущенная продукция оценивалась суммой в 52 010 376 долларов. В тот период машиностроение США выпускало разнообразное оборудование для хлопчатобумаж­ного производства, лесоразработок, производства одежды и обуви, мукомольной и пищевой промышленности, стале­литейной промышленности, общего машиностроения, про­изводства экипажей, телег, вагонов и т.п. Необходимым условием прогресса промышленности на этапе формиро­вавшегося дифференцированного машиностроения было внедрение системы полной взаимозаменяемости деталей, что экономически эффективно только при массовом произ­водстве основных промышленных изделий.

Ранние сведения об использовании принципа взаимозаме­няемости при производстве промышленной продукции относятся к 1710 г, (Швеция) и 1717 г. (попытки организовать производство огнестрельного оружия с использованием этого принципа во Франции).

В начале XVIII в. в России на Тульском оружейном заводе выпускались ружья с взаимозаменяемыми частями. Соглас­но приказу главной артиллерии и фортификации от 1732 г., части ружей должны быть взаимозаменяемы.

Широкое использование станков и механизмов, созданных русскими механиками Сидоровым, Батищевым, Захавой и другими, в конце концов обеспечило такой уровень произ­водства, в результате которого оказалось возможным изго­товление взаимозаменяемых частей ружей.

В конце XVIII в. в Англии Брюнель приступает к машин­ному производству корабельных блоков со взаимозаменяе­мыми частями. В 1785 г. француз Ле-бланк организует вы­пуск огнестрельного оружия на принципе взаимозаменяемо­сти. В то время многие из этих работ не получили логическо­го завершения и распространения, но метод Ле Бланка, как представляется, оказал значительное влияние на техничес­кое развитие США. В 1785 г. Т. Джефферсон (бывший тогда послом во Франции), посетил Ле-Бланка и ознакомился с оружием и принципом его производства. Джефферсон сооб­щил о работах Ле-Бланка в Америку. Можно предположить, что позднейшие американские работы в этом направлении базировались на его опыте.

В США в этот период образовался большой рынок для сбыта огнестрельного оружия. Поставки из Европы были ограниче­ны из-за ведущихся там войн. Кроме того, ремонт европейс­кого оружия затруднялся из-за отсутствия в США необходи­мых мастерских. Известно, что даже в Англии в 1811 г. в правительственных арсеналах находилось около 200 тыс. неисправных мушкетов из-за недостатка механиков для их ремонта. В США эта проблема стояла еще более остро.

В 1798 г. американец Эли Уитни получил от правитель­ства контракт на поставку 12 тысяч мушкетов, причем пер­вые четыре тысячи он обязался поставить в первый год. Учитывая, что Уитни до этого не изготовлял оружие, и что объем поставок должен был быть столь большим, можно предполо­жить, что Уитни знал о работах Ле-Бланка. Этот контракт Уитни смог выполнить позже установленного срока (за 8 лет), однако приобрел большой опыт и в 1812 г. взял еще один заказ (на 30 тысяч мушкетов), который выполнил.

В целом к последней четверти XIX в. уровень техничес­кой оснащенности и форм организации промышленного про­изводства (фабрика) отличались от того положения, которое существовало в начале XIX в. Можно сказать, что машино­строение было в состоянии создавать уникальные по своим размерам или по своим точностным характеристикам изде­лия и производить в массовом количестве такие сложные относительные системы, как огнестрельное оружие. Проис­ходило постепенное накопление опыта организации выпуска машин на основе полной взаимно заменяемости деталей, но этот метод производства еще не стал главенствующим. Даль­нейшее развитие массового производства сдерживалось не­достаточно высоким уровнем потребности в продукции ма­шиностроения.

Таким образом, произошло развитие от эпохи мануфак­турного производства ко времени промышленного переворо­та и от него к началу капиталистической индустриализации, от перевода техники на паровую тягу, а затем на электрическую. Также в это время зарождаются и развиваются сред­ства связи, кинематограф.