Mecanização

História

Tempos antigos

As rodas de água datam do período romano e foram usadas para moer grãos e levantar água de irrigação. Folha de água movida a água estava em uso em fornos de explosão na China em 31 dC. No século XIII, as rodas de água alimentavam serrarias e martelos de viagem, para puxar pano e bater linho e depois panos de algodão na polpa para fazer papel. Os martelos de viagem são mostrados triturando minério em De -Metallica (1555).

Os relógios foram alguns dos mais complexos dispositivos mecânicos. Os fabricantes de relógios eram importantes desenvolvedores de máquinas -ferramentas, incluindo máquinas de marchas e parafusos, e também estavam envolvidas no desenvolvimento matemático dos projetos de equipamentos. Os relógios foram alguns dos primeiros itens produzidos em massa, a partir de 1830.

Folha movida a água para fornos de explosão, usados ​​na China nos tempos antigos, estavam em uso na Europa no século XV. O METALLICA contém desenhos relacionados a fole para fornos de explosão, incluindo um desenho de fabricação.

Os projetos de engrenagens aprimorados diminuíram o desgaste e o aumento da eficiência. Os projetos de equipamentos matemáticos foram desenvolvidos em meados do século XVII. O matemático e engenheiro francês Desargues projetou e construiu o primeiro moinho com dentes epicicloidais ca. 1650. No século XVIII, engrenagens involutivas, outro design derivado matemático, entrou em uso. As engrenagens involutivas são melhores para malha de engrenagens de tamanhos diferentes do epiciclóidal. As máquinas de corte de engrenagens entraram em uso no século XVIII.

Revolução Industrial

O mecanismo a vapor do recém -concompensa foi usado pela primeira vez, para bombear água de uma mina, em 1712. John Smeaton introduziu engrenagens e eixos de metal nas rodas de água em meados da última metade do século XVIII. A Revolução Industrial começou principalmente com máquinas têxteis, como o giro Jenny (1764) e a estrutura da água (1768).

A demanda por peças metálicas usadas em máquinas têxteis levou à invenção de muitas máquinas-ferramentas no final dos anos 1700 até meados do século XIX. Após as primeiras décadas do século XIX, o ferro substituiu cada vez mais a madeira em engrenagens e eixos em máquinas têxteis. Na década de 1840, foram desenvolvidas metralhadoras de auto -ator de auto -atuação. Máquinas foi desenvolvida para fazer pregos ca. 1810. A máquina de papel Fourdrinier para produção contínua de papel foi patenteada em 1801, deslocando o método da mão de séculos de fabricação de folhas de papel individuais.

Um dos primeiros dispositivos mecânicos utilizados na agricultura foi a broca de sementes inventada por Jethro Tull por volta de 1700. A broca de sementes permitia um espaçamento mais uniforme da profundidade das sementes e do plantio do que os métodos das mãos, aumentando o rendimento e economizando sementes valiosas. Em 1817, a primeira bicicleta foi inventada e usada na Alemanha. A agricultura mecanizada aumentou muito no final do século XVIII e início do século XIX, com ceifadores desenhados por cavalos e máquinas de debulha movidas a cavalos. No final do século XIX, a energia a vapor foi aplicada à debulha e os tratores a vapor apareceram. A combustão interna começou a ser usada para tratores no início do século XX. A debulha e a colheita foram originalmente feitas com acessórios para tratores, mas na década de 1930, os colheitadeiras combinadas de forma independente estavam em uso.

Em meados do final do século XIX, dispositivos hidráulicos e pneumáticos foram capazes de alimentar várias ações mecânicas, como ferramentas de posicionamento ou peças de trabalho. Drivers de estacas e martelos a vapor são exemplos de trabalho pesado. No processamento de alimentos, dispositivos pneumáticos ou hidráulicos podem começar e parar de preencher latas ou garrafas em um transportador. A direção hidráulica para automóveis usa mecanismos hidráulicos, assim como praticamente todos os equipamentos em movimento da Terra e outros equipamentos de construção e muitos acessórios aos tratores. A potência pneumática (geralmente compactada de ar) é amplamente usada para operar válvulas industriais.

Século XX

No início do século XX, as máquinas desenvolveram a capacidade de executar operações mais complexas que haviam sido realizadas anteriormente por artesãos qualificados. Um exemplo é a máquina de fabricação de garrafas de vidro desenvolvida em 1905. Ele substituiu sopradores de vidro altamente remunerados e ajudantes de trabalho infantil e levou à produção em massa de garrafas de vidro.

Após 1900, as fábricas foram eletrificadas e os motores e controles elétricos foram usados ​​para realizar operações mecânicas mais complicadas. Isso resultou em processos mecanizados para fabricar quase todas as mercadorias.

Categorias

Na fabricação, a mecanização substituiu os métodos manuais de fabricação de mercadorias. Os principais motores são dispositivos que convertem energia térmica, potencial ou cinética em trabalho mecânico. Os principais motores incluem motores de combustão interna, turbinas de combustão (motores a jato), rodas de água e turbinas, moinhos de vento e turbinas eólicas e motores a vapor e turbinas. Equipamentos de transporte elétrico, como locomotivas, automóveis e caminhões e aviões, são uma classificação de máquinas que inclui subsses por tipo de motor, como combustão interna, turbina de combustão e vapor. Dentro de fábricas, armazéns, pátios de madeira e outras operações de fabricação e distribuição, equipamentos de manuseio de materiais substituíram caminhões e caminhões manuais e carrinhos de mão.

Agricultura mecanizada

See:Mechanized agricultureSee also: Productivity improving technologies (historical) Section 4See also: list of agricultural machinery

Na mineração e escavação, pás de energia substituíram picks e pás. O esmagamento de rochas e minério foi feito por séculos por martelos de viagem movidos a água, mas os martelos de viagem foram substituídos por trituradores modernos de minério e moinhos de bolas.

Os sistemas e equipamentos de manuseio de materiais a granel são usados ​​para uma variedade de materiais, incluindo carvão, minérios, grãos, areia, cascalho e produtos de madeira.

O equipamento de construção inclui guindastes, misturadores de concreto, bombas de concreto, catadores de cereja e uma variedade de ferramentas elétricas.

Máquinas alimentadas

Hoje, máquinas elétricas geralmente significam por motor elétrico ou motor de combustão interna. Antes da primeira década do século XX, movido geralmente significando motor a vapor, água ou vento.

Muitas das primeiras máquinas e máquinas -ferramentas eram alimentadas por mãos, mas a maioria mudou para a água ou a energia do vapor no início do século XIX.

Antes da eletrificação, a energia do moinho e da fábrica era geralmente transmitida usando um eixo de linha. A eletrificação permitia que as máquinas individuais fossem alimentadas por um motor separado no que é chamado de unidade de unidade. A unidade de unidade permitiu que as fábricas fossem melhores organizadas e permitiram que diferentes máquinas fossem executadas em velocidades diferentes. A unidade de unidade também permitiu velocidades muito mais altas, o que era especialmente importante para as máquinas -ferramentas.

Um passo além da mecanização é a automação. Máquinas de produção precoce, como a máquina de sopro de garrafa de vidro (ca. 1890s), exigia muito envolvimento do operador. Na década de 1920, máquinas totalmente automáticas, que exigiam muito menos atenção do operador, estavam sendo usadas.

Veja: Produção em massa

Uso militar

O termo também é usado nas forças armadas para se referir ao uso de veículos blindados rastreados, principalmente portadores de pessoal blindados, para mover tropas que, de outra forma, teriam marchado ou montado caminhões em combate. Na terminologia militar, Mechanized refere -se a unidades de aterramento que podem lutar por veículos, enquanto o motorizado se refere a unidades que vão para a batalha em veículos, mas depois desmontam e lutarão sem eles. Assim, uma unidade de artilharia rebocada é considerada motorizada enquanto uma autopropulsionada é mecanizada.

Mecânico vs trabalho humano

Quando comparamos a eficiência de um trabalhador, vemos que ele tem uma eficiência de cerca de 1% -5,5% (dependendo se ele usa braços ou uma combinação de braços e pernas). Os motores de combustão interna têm principalmente uma eficiência de cerca de 20%, embora os grandes motores a diesel, como os usados ​​para alimentar navios, possam ter eficiências de quase 50%. Os motores elétricos industriais têm eficiências até a baixa faixa de 90%, antes de corrigir a eficiência de conversão do combustível para a eletricidade de cerca de 35%.

Quando comparamos os custos do uso de um mecanismo de combustão interna com um trabalhador para realizar o trabalho, notamos que um mecanismo pode executar mais trabalho a um custo comparativo. 1 litro de combustível fóssil queimado com um motor IC é igual a cerca de 50 mãos de trabalhadores que operam por 24 horas ou 275 braços e pernas por 24 horas.

Além disso, a capacidade de trabalho combinada de um humano também é muito menor que a de uma máquina. Um trabalhador humano médio pode fornecer trabalho bem por cerca de 0,9 hp (2,3 mj por hora), enquanto uma máquina (dependendo do tipo e tamanho) pode fornecer quantidades muito maiores de trabalho. Por exemplo, leva mais de uma hora e meia de mão -de -obra dura para entregar apenas um kWh - que um pequeno motor poderia oferecer em menos de uma hora enquanto queima menos de um litro de combustível de petróleo. Isso implica que uma gangue de 20 a 40 homens exigirá uma compensação financeira por seu trabalho pelo menos igual às calorias dos alimentos gastos necessários (que é pelo menos 4 a 20 vezes maior). Na maioria das situações, o trabalhador também desejará compensação pelo tempo perdido, que é facilmente 96 vezes maior por dia. Mesmo se assumirmos que o custo salarial real para o trabalho humano estar em US $ 1,00/dia, um custo de energia é gerado de cerca de US $ 4,00/kWh. Apesar de ser um salário baixo para o trabalho duro, mesmo em alguns países com os salários mais baixos, representa um custo de energia que é significativamente mais caro do que as fontes de energia exóticas, como painéis fotovoltaicos solares (e, portanto, ainda mais caros quando comparados a colheitadeiras de energia eólica ou concentradores solares luminescentes).

Níveis de mecanização

Para simplificar, pode -se estudar a mecanização como uma série de etapas. Muitos estudantes [quantificar] se referem a esta série como indicando formas básicas a avançadas da sociedade mecânica.

hand/muscle powerhand-toolspowered hand-tools, e.g. electric-controlledpowered tools, single functioned, fixed cyclepowered tools, multi-functioned, program controlledpowered tools, remote-controlledpowered tools, activated by work-piece (e.g.: coin phone)measurementselected signaling control, e.g. hydro power controlperformance recordingautomated machine action altered through measurementsegregation/rejection according to measurementselection of appropriate action cyclecorrecting performance after operationcorrecting performance during operation

Veja também

AutomationHistory of the bicycleProductivity improving technologies (historical)#MechanizationMass productionAssembly lineMechanized agricultureBulk materials handlingIndustrialisationIndustrial RevolutionNewly industrialized countryWatch video mechanized railroad track laying

Bibliografia

Rumeley, Edward A. (August 1910). "The Passing Of The Man With The Hoe". The World's Work: A History of Our Time. XX: 13246–13258. Retrieved 2009-07-10.

Leitura adicional

Wikiquote has quotations related to Mechanization.Jerome, Harry (1934). Mechanization in Industry, National Bureau of Economic Research.Hunter, Louis C.; Bryant, Lynwood (1991). A History of Industrial Power in the United States, 1730-1930, Vol. 3: The Transmission of Power. Cambridge, Massachusetts, London: MIT Press. ISBN 0-262-08198-9.