Механический ткацкий станок

Механический ткацкий станок — это устройство для автоматизированного переплетения нитей основы и утка при производстве ткани, в котором все основные операции (прокладывание утка, прибивание его к опушке ткани, снование и отпуск основы) выполняются без непосредственного участия человека, за счёт энергии механического привода (водяного, парового, электрического двигателя). Механический станок относится к классу текстильных машин и является ключевым изобретением промышленной революции, заменившим ручной труд ткача.

История

Предпосылки и ранние попытки

До XVIII века ткачество оставалось исключительно ручным ремеслом. Основным инструментом был ручной ткацкий станок, на котором ткач вручную прокладывал челнок с уточной нитью через зев, образованный нитями основы. Производительность труда была низкой: один ткач за день мог выработать не более нескольких метров простой ткани. Рост спроса на ткани в эпоху Великих географических открытий и колониальной торговли стимулировал поиск способов механизации процесса.

Первые попытки автоматизировать прокладку челнока относятся к началу XVIII века. В 1733 году английский механик Джон Кей изобрёл самолётный челнок (летучий челнок). Это устройство позволяло ткачу одним движением прокидывать челнок через весь зев с помощью специальных молоточков-гонков, что удвоило производительность. Однако станок оставался ручным, и требовался ткач для управления им.

Изобретение Эдмунда Картрайта

Решающий шаг к созданию полностью механического станка сделал английский священник и изобретатель Эдмунд Картрайт. В 1785 году он получил патент на первый в мире механический ткацкий станок с водяным приводом. Станок Картрайта приводился в движение от водяного колеса и автоматизировал три основные операции: раскрытие зева, прокладывание челнока и прибивание утка. Хотя первоначальные модели были несовершенны, часто ломались и требовали частой наладки, они продемонстрировали принципиальную возможность машинного ткачества.

В 1787 году Картрайт основал фабрику в Донкастере, где установил 20 станков, приводимых в движение паровой машиной. Однако из-за технических проблем и противодействия ручных ткачей, опасавшихся безработицы (луддиты), предприятие вскоре разорилось. Тем не менее, патенты Картрайта стали основой для дальнейших усовершенствований.

Дальнейшее развитие и промышленное внедрение

В первой половине XIX века механический станок был значительно усовершенствован. В 1803 году Уильям Хоррокс изобрёл механизм останова станка при обрыве уточной нити (уткодержатель). В 1822 году Ричард Робертс создал надёжный и производительный станок, который стал стандартом для текстильной промышленности Англии. В 1830-х годах появились станки с кулачковым механизмом зевообразования, что позволило ткать более сложные переплетения.

Массовое внедрение механических станков началось в 1820–1840-х годах в Великобритании, а затем в других странах Европы и США. К 1850 году количество механических станков в Англии превысило количество ручных. В России первый механический ткацкий станок был установлен в 1830-х годах на Александровской мануфактуре в Санкт-Петербурге, но широкое распространение они получили только после отмены крепостного права (1861) и в ходе промышленного подъёма 1870–1880-х годов.

XX век и автоматизация

В конце XIX — начале XX века механические станки были дополнены автоматическими устройствами. В 1894 году американец Джеймс Нортроп изобрёл автоматический станок с автоматической сменой шпули (челнока). Это позволило станку работать без остановки на замену уточной нити. Такие станки получили название «автоматические ткацкие станки» (например, станок Нортропа, станок «Платт»). В СССР в 1920–1930-х годах были разработаны станки АТ (автоматический ткацкий), которые широко применялись в текстильной промышленности.

Во второй половине XX века, с развитием электроники, появились станки с программным управлением (ЧПУ), а затем — бесчелночные станки (рапирные, пневматические, гидравлические), которые являются прямыми потомками механического станка, но используют принципиально иной способ прокладывания утка.

Устройство и принцип работы

Основные узлы классического механического ткацкого станка (типа станка Картрайта — Робертса):

1. Рама — массивная металлическая или деревянная конструкция, на которой крепятся все механизмы.
2. Навой — цилиндр, на который намотаны нити основы. Он снабжён тормозным механизмом для регулировки натяжения основы.
3. Скало — неподвижный вал, направляющий нити основы от навоя к ремизкам.
4. Ремизки (галева) — две или более рамки с проволочными глазками (галевами), через которые пропущены нити основы. Ремизки поднимаются и опускаются поочерёдно, образуя зев — пространство между нитями основы для прокладывания челнока.
5. Челнок — деревянная или металлическая лодочка, внутри которой находится шпуля с уточной нитью. Челнок прокидывается через зев с помощью гонков (молоточков), приводимых в движение от главного вала.
6. Бердо — гребёнка, закреплённая в батане. Бердо прибивает каждую новую уточную нить к опушке ткани (готовой кромке).
7. Батан — качающийся механизм, на котором закреплено бердо. Он совершает возвратно-поступательное движение, прибивая уток.
8. Товарный валик — цилиндр, на который наматывается готовая ткань. Он приводится во вращение от главного вала через механизм отпуска.

Принцип работы (цикл):

1. Зевообразование: Ремизки поднимаются и опускаются, разделяя нити основы на две части, образуя зев.
2. Прокладывание утка: Челнок с уточной нитью прокидывается с одной стороны станка на другую через зев.
3. Прибивание: Батан с бердо движется вперёд и прибивает проложенную уточную нить к опушке ткани.
4. Отпуск основы и намотка ткани: Навой поворачивается, отпуская небольшой отрезок основы, а товарный валик наматывает готовую ткань.
5. Цикл повторяется.

Классификация

Механические ткацкие станки классифицируются по нескольким признакам:

По типу привода

• С водяным приводом — ранние станки (XVIII — начало XIX века).
• С паровым приводом — станки XIX — начала XX века (через трансмиссию от паровой машины).
• С электрическим приводом — станки XX века (индивидуальный электродвигатель).

По способу прокладывания утка

• Челночные — классические механические станки с челноком. Наиболее распространённый тип до середины XX века.
• Бесчелночные (рапирные, пневматические, гидравлические, пневморапирные) — современные станки, где уток прокладывается без челнока, что позволяет повысить скорость и снизить шум.

По числу зевов

• Одно- и двухзевные — для тканей простых переплетений.
• Многозевные — для тканей сложных переплетений (жаккардовые, ворсовые).

По назначению

• Для хлопчатобумажных тканей — наиболее массовые.
• Для шерстяных тканей — с усиленной конструкцией.
• Для шёлковых и синтетических тканей — с высокой точностью.
• Для технических тканей (брезент, фильтры, стеклоткани) — с увеличенной прочностью.

Применение и значение

Механический ткацкий станок стал одним из ключевых изобретений, определивших ход промышленной революции. Его внедрение привело к следующим последствиям:

• Резкое повышение производительности труда: Один механический станок заменял труд 10–15 ручных ткачей. К середине XIX века производительность ткачества выросла в десятки раз.
• Снижение стоимости тканей: Массовое производство сделало ткани доступными для широких слоёв населения, что стимулировало развитие лёгкой промышленности и торговли.
• Урбанизация и рост фабричных городов: Текстильные фабрики, оснащённые механическими станками, стали центрами притяжения рабочей силы, что привело к росту городов (Манчестер, Лодзь, Иваново).
• Социальные изменения: Возникновение класса промышленных рабочих (пролетариата) и фабрикантов (буржуазии). Ухудшение условий труда (длинный рабочий день, низкая зарплата, детский труд) привело к рабочему движению и профсоюзной борьбе.
• Развитие машиностроения: Для производства станков потребовались новые станки и технологии (токарные, фрезерные, строгальные станки), что дало толчок развитию металлообработки.

В настоящее время классические механические челночные станки (например, станки АТ-100, СТБ) всё ещё используются на некоторых предприятиях для производства тканей средней сложности, но повсеместно вытесняются более современными бесчелночными станками (например, рапирными станками Picanol, Sulzer, Dornier). Тем не менее, принцип работы, заложенный Картрайтом, остаётся основой для всех современных ткацких машин.

Интересные факты

• Первый механический станок Картрайта был деревянным и приводился в движение от водяного колеса. Он был настолько ненадёжен, что ткачи шутили, что он «скорее ломается, чем ткёт».
• В России одним из первых центров механического ткачества стало село Иваново (ныне город Иваново), где в 1830-х годах купцы начали устанавливать станки английского производства.
• В 1812 году в Англии было около 2 400 механических станков, а к 1850 году — уже более 250 000.
• В 1920-х годах в СССР был разработан станок АТ-100 (автоматический ткацкий), который стал основным типом станка в текстильной промышленности страны на десятилетия. Его производство было освоено на заводе «Текстильмаш» в городе Орёл.
• Современные бесчелночные станки могут развивать скорость до 2 000 прокидок утка в минуту, что в десятки раз превышает скорость ручного станка.

Источники

• Большая советская энциклопедия. Статья «Ткацкий станок».
• Энциклопедия «Кругосвет». Статья «Ткацкий станок».
• История техники. Под ред. А. А. Зворыкина. — М.: Наука, 1962.
• Картрайт, Эдмунд. Британская энциклопедия (Encyclopaedia Britannica).
• Технология текстильного производства. Учебник для вузов. — М.: Легпромбытиздат, 1990.