蒸汽锤

蒸汽锤，也称为落锤，是一种由蒸汽驱动的工业动力锤，用于锻件成型和打桩等任务。通常，锤子连接到在固定气缸内滑动的活塞上，但在某些设计中，锤子连接到沿固定活塞滑动的气缸上。

蒸汽锤的概念由詹姆斯瓦特在1784年描述，但直到1840年才制造出xxx台工作蒸汽锤以满足锻造越来越大的钢铁部件的需要。1843年，法国的弗朗索瓦·布尔登（FrançoisBourdon）和英国的詹姆斯·纳斯米斯（JamesNasmyth）就谁发明了这台机器发生了激烈的争执。Bourdon制造了xxx台工作机器，但Nasmyth声称它是根据他的设计副本建造的。

蒸汽锤在许多工业过程中被证明是无价的。技术改进可以更好地控制所传递的力、更长的寿命、更高的效率和更大的功率。伯利恒钢铁公司于1891年制造的蒸汽锤产生了125吨的冲击力。在20世纪，蒸汽锤在锻造中逐渐被机械和液压机取代，但有些仍在使用。压缩空气动力锤，早期蒸汽锤的后代，仍在制造中。

单作用蒸汽锤通过注入气缸下部的蒸汽压力升高，并在压力释放时在重力作用下下降。使用更常见的双作用蒸汽锤，蒸汽也用于将柱塞向下推，对模具提供更强大的打击。柱塞的重量范围为225至22,500公斤（500至50,000磅）。被加工的模具被放置在一个位于砧座上的底模和一个连接在柱塞（锤子）上的顶模之间。

锤子会受到反复冲击，这可能会导致铸铁部件断裂。因此，早期的锤子是由许多用螺栓固定在一起的零件制成的。这使得更换损坏部件的成本更低，并且还赋予了它一定程度的弹性，从而降低了骨折的可能性。

蒸汽锤可能有一个或两个支撑框架。单框架设计让操作员可以在模具周围移动更轻松，而双框架可以支撑更强大的锤子。框架和砧座安装在木梁上，通过吸收冲击来保护混凝土地基。需要很深的地基，但大型蒸汽落锤仍会震动支撑它的建筑物。这可以通过反击蒸汽锤来解决，其中两个会聚的柱塞将顶部和底部模具驱动在一起。上柱塞被向下驱动，下柱塞被拉动或向上驱动。这些锤子产生很大的冲击力，可以制造大型锻件。它们可以安装在比类似力的砧锤更小的基础上。反击锤在美国不常用，但在欧洲很常见。

对于一些早期的蒸汽锤，操作员用手移动阀门，控制每次打击。与其他人一样，阀门动作是自动的，允许快速重复锤击。自动锤可以提供弹性打击，其中蒸汽在向下冲程结束时缓冲活塞，或者没有缓冲的死打击。弹性打击提供了更快的锤击速度，但比死打击的力量更小。机器可以根据工作要求在任何一种模式下运行。打击的力量可以通过改变引入缓冲的蒸汽量来控制打击。现代空气/蒸汽锤每分钟可提供高达300次打击。

詹姆斯瓦特注意到蒸汽锤的可能性(1736–1819)在他1784年4月28日的改进蒸汽机专利中。Watt描述了重型锤子或压模，用于在没有旋转运动或轮子干预的情况下锻造或冲压铁、铜或其他金属或其他物质，通过固定锤子或压模可以直接连接到发动机的活塞或活塞杆上。瓦特的设计将气缸放在木梁的一端，锤子放在另一端。锤子不是垂直移动，而是在圆弧上移动。1806年6月6日，萨里的工程师W.Deverell申请了蒸汽动力锤子或压模的专利。锤子将被焊接到包含在一个气缸。来自锅炉的蒸汽将进入活塞下方，将其提升并压缩其上方的空气。然后蒸汽将被释放，压缩空气将迫使活塞向下。

1827年8月，JohnHague获得了一项工作起重机和倾斜锤的方法的专利，该方法由摆动气缸中的活塞驱动，空气动力提供动力。由蒸汽机或其他动力源驱动的空气泵在长气缸的一端形成部分真空，大气压力将活塞推入气缸的该端。当阀门反转时，另一端形成真空，活塞朝相反方向受力。Hague为这种设计制作了锤子，用于刨平煎锅。多年后，在讨论空气比蒸汽输送动力的优势时，人们回忆起海牙的空气锤以如此惊人的速度工作，以至于无法看到锤子在哪里工作，效果似乎更像是给了一个持续的压力。但是，无法调节打击的力度。

苏格兰工程师JamesNasmyth(1808-1890)和他的法国工程师FrançoisBourdon(1797-1865)似乎很可能在1839年独立地重新发明了蒸汽锤，他们都试图解决锻造轴和曲柄的相同问题，以应对越来越大的蒸汽用于机车和桨船的发动机。在Nasmyth1883年由SamuelSmiles撰写的自传中，他描述了IsambardKingdomBrunel的新跨大西洋轮船SSGreatBritain对桨轴的需求是如何产生的，具有30英寸（760毫米）直径的轴，比以前锻造的任何轴都大。他在1839年11月24日提出了他的蒸汽锤设计，绘制了一幅草图，但当螺旋桨的实用性得到证明并且英国转而采用这种设计时，迫切需要就消失了。Nasmyth向所有参观者展示了他的设计。

Bourdon在1839年提出了他所谓的Pilon的想法，并为他的设计绘制了详细的图纸，他还向所有参观过Adolphe和EugèneSchneider兄弟所拥有的LeCreusot作品的工程师展示了这些图纸。然而，施耐德夫妇犹豫了1840年中期，Bourdon和EugèneSchneider参观了英国的Nasmyth工厂，在那里他们看到了Nasmyth的草图。这向Schneider证实了这个概念的可行性。1840年，Bourdon在LeCreusot的Schneider&Cie工厂制造了世界上xxx台蒸汽锤。它重达2,500公斤（5,500磅）并提升到2米（6英尺7英寸）。施耐德家族于1841年为该设计申请了专利。

Nasmyth于1842年4月拜访了LeCreusot。根据他的说法，Bourdon将他带到了锻造部门，这样他就可以，如他所说，见到自己的孩子。Nasmyth说，事实上，它是我大脑的一个重击孩子！1842年从法国回来后，Nasmyth在他位于英国曼彻斯特的帕特里克罗夫特铸造厂制造了他的xxx台蒸汽锤，毗邻（当时是新的）利物浦和曼彻斯特铁路以及布里奇沃特运河1843年，纳斯米斯和波登之间就蒸汽锤的发明优先权发生了争执。Nasmyth是一位出色的公关人员，他设法让很多人相信他是xxx个。

Nasmyth的xxx台蒸汽锤，在他1842年12月9日的专利中描述，是为布拉德福德的LowMoor工厂制造的。他们拒绝了这台机器，但在1843年8月18日接受了带有自动齿轮的改进版本。罗伯特·威尔逊（1803-1882年），他还发明了螺旋桨，并且是Nasmyth的布里奇沃特工厂的经理，他发明了自动运动装置，可以调整锤子的打击力——这是一项至关重要的改进.一位早期作家谈到威尔逊的装备，......我会更自豪地说我是那个动作的发明者，然后说我曾在滑铁卢指挥过一个团......纳斯米斯的蒸汽锤可以现在可以在很大范围内改变打击的力量。Nasmyth喜欢在不打碎酒杯的情况下打碎放在酒杯中的鸡蛋，然后一击震动了整座大楼。

到1868年，工程师对原始设计进行了进一步改进。约翰康迪的蒸汽锤是为格拉斯哥的富尔顿制造的，它有一个固定的活塞和一个与锤子相连的移动气缸。活塞是中空的，用于将蒸汽输送到气缸，然后将其移除。锤重6.5吨，冲程7.5英尺（2.3m）。康迪蒸汽锤用于锻造IsambardKingdomBrunel的SSGreatEastern的轴。高速压缩空气锤在TheMechanics\'1865年的杂志，蒸汽锤的一种变体，用于无法使用蒸汽动力或需要非常干燥的环境。

BowlingIronworks蒸汽锤将蒸汽缸用螺栓固定在锤子的后部，从而降低了机器的高度。这些是由JohnCharlesPearce设计的，他在Nasmyth的几年前为他的蒸汽锤设计申请了专利专利过期。巴黎的Marie-JosephFarcot提出了许多改进方案，包括蒸汽从上方作用的布置、增加打击力、改进阀门布置以及使用弹簧和材料来吸收冲击并防止破损。JohnRamsbottom发明了一种双头锤，两个锤子水平移动，朝向放置在它们之间的锻件。

使用相同的操作原理，Nasmyth开发了一种蒸汽动力打桩机。在德文波特首次使用时，进行了一场戏剧性的比赛。与传统方法所需的十二小时相比，他的发动机在四分半钟内打完一堆。很快发现，下落高度相对较短的锤子比较高的机器更有效。较短的机器可以在给定的时间内提供更多的打击，即使每次打击较小，也可以更快地打桩。它也减少了对桩的损坏。

Garforth和Cook设计的铆接机是基于蒸汽锤。1851年在伦敦举行的万国博览会的目录中提到了Garforth的设计，有了这台机器，一个男人和三个男孩就可以非常轻松地铆接，并且在最牢固的方式，速度为每分钟六颗铆钉，或每小时三百六十颗。其他变体包括帮助从石英中提取铁矿石的破碎机和在采石场的岩石上打孔以装火药的锤子。1883年关于现代蒸汽实践的书说

蒸汽直接应用于锻锤无疑是锻造机械有史以来xxx的改进。它不仅简化了在其发明之前进行的操作，而且增加了许多分支，并将锻造技术扩展到了除蒸汽锤之外永远无法达到的目的。......蒸汽锤......似乎完美地适应了不同的动力锤击条件，似乎没有什么需要......

Schneider&Co.在1843年至1867年间制造了110台不同尺寸和打击率的蒸汽锤，但趋向于使用更大的机器来满足大型火炮、发动机轴和装甲板的需求，钢越来越多地用于代替熟铁。1861年，Fritz蒸汽锤在德国埃森的克虏伯工厂投入使用。50吨的冲击力，多年来一直是世界上xxx大的。

有一个故事说，弗里茨蒸汽锤的名字来源于一位名叫弗里茨的机械师，阿尔弗雷德·克虏伯在1877年参观威廉皇帝时向他介绍了他。克虏伯告诉皇帝，弗里茨对机器的控制非常完美，他可以让他锤子掉落时不会伤害放置在块中心的物体。皇帝立即将镶有钻石的手表放在木块上，示意弗里茨启动锤子。当机械师犹豫时，克虏伯告诉他弗里茨放飞！他照他说的做了，手表没有受伤，皇帝把手表作为礼物送给了弗里茨。克虏伯说弗里茨放飞了！镌刻在锤子上。

Schneiders最终看到了对巨大比例锤子的需求。Creusot蒸汽锤是施耐德公司于1877年在法国工业城镇LeCreusot建造的巨型蒸汽锤。Creusot锤子的打击能力高达100吨，是世界上最大和xxx大的锤子。为巴黎的世界博览会（1878年）建造了一个木制复制品。1891年，美国伯利恒钢铁公司各州从施耐德购买了专利权，并制造了一个设计几乎相同但能够提供125吨重击的蒸汽锤。

最终，巨大的蒸汽锤变得过时，被液压和机械压力机取代。压力机以均匀的速度缓慢施加力，确保锻件的内部结构均匀，没有隐藏的内部缺陷。1877年的Creusot蒸汽锤现在作为Creusot城镇广场的纪念碑矗立着。一个原始的Nasmyth锤正对着他的铸造建筑（现为商业园区）。博尔顿大学校园内矗立着一台更大的Nasmyth&Wilson蒸汽锤。

蒸汽锤继续用于将桩打入地下。循环蒸汽发生器提供的蒸汽比空气更有效。然而，今天通常使用压缩空气而不是蒸汽。截至2013年，制造商继续销售空气/蒸汽桩-驱动锤子。锻造服务供应商也继续使用基于经典设计的不同尺寸的蒸汽锤。