珍妮机
珍妮机(Spinning Jenny)是1764年詹姆斯·哈格里夫斯(John Hargreaves)创造的手摇纺纱机。它装有8个锭子,以辊轴喂入纤维条。
在18世纪中期,英国海外商品销售不断增加,为了提高产量飞梭的织布工具的发明成为了突破口,极大地提升了织布速度,同时也刺激了对棉纱的需求。1764年,手摇纺纱机—珍妮机的出现,生产能力极大提高。这一创新彻底改变了纺纱工业的格局。1784年,经过改进的珍妮纺纱机实现了一个纺轮带有80支纱锭的配置,并开始采用水力和蒸汽机进行驱动。1790后,英国的纺纱机数量迅速增至两万台,这导致工业品产量呈现不可逆转的增长趋势。
珍妮机的发明标志着工业生产领域的一次革命,具有深远的历史意义。该机器的出现使纺纱过程大幅度自动化,使纺织效率提高了40倍以上。其次,由于“珍妮机”能够一次性纺出多根棉线,推动了织布厂的规模化和机械化生产,使大规模的织布厂迅速崛起。此外,“珍妮机”的应用也加速了劳动力的转移,从手工制作向机械生产的转变,为新型工业体系的确立奠定了基础。
历史沿革
发明背景
公元1737年由保罗(L. Paul)发明的罗拉式纺纱方法,成为后来许多发明的先驱。在18世纪中期,英国海外商品销售不断增加,但手工工场的生产技术供应却显得力不从心。为了提高产量,人们纷纷着手改进生产技术。在棉纺织领域,一项名为飞梭的织布工具的发明成为了突破口,极大地提升了织布速度,同时也刺激了对棉纱的需求。18世纪60年代,织布工哈格里夫斯发明了“珍妮机(Spinning Jenny)”的手摇纺纱机。
早期发展
1730年,约翰·怀特(John Whitt)发明的卷轴纺纱机不仅显著提升了生产效率,同时也使得纺纱工作变得适合妇女和儿童,扩大了劳动参与的范围。
1733年,英国工程师约翰·凯(John Kay)创造了织布飞梭,使织布机的效率大幅提升,再次证明科技对生产力的促进作用。然而,与这高效的织布技术相比,纺纱机的改进却迟迟未能跟进,传统的纺车逐渐落伍,未能适应新的速度。这导致棉纱的需求超过供应,市场需求急速攀升,而购买价格也相应上涨。
1764年,兼具织工和木匠技能的詹姆斯·哈格里夫斯(John Hargreaves)创造了一项革命性的发明——“珍妮纺纱机”,能够同时转动8个纺锭。这个机器得名于哈格里夫斯的妻子珍妮。据传说,灵感来自于珍妮一天不小心打翻了纺纱车,但纺锭仍然保持垂直并继续转动,激发了哈格里夫斯的创意。他将8个纺锭垂直安装在一个机构上,实现了同时纺8根纱的效果。随后,这一技术进一步扩展到16个纺,生产能力比过去提高了15倍。这一创新彻底改变了纺纱工业的格局。
曲折发展
1768年,哈格里夫斯在诺丁汉合资开设了纺纱作坊,利用未专利的珍妮纺纱机生产高质量针织用纱。生意兴隆,机器声誉传播。然而,一晚遭遇愤怒袭击,“珍妮机”被毁,住所被放火,夫妇最终被赶离小镇。哈格里夫斯努力改进“珍妮机”。终于在1770年,哈格里夫斯获得了专利。
快速发展
1784年,珍妮机已增加到八十个纱锭。1784年,经过改进的纺纱机实现了一个纺轮带有80支纱锭的配置,并开始采用水力和蒸汽机进行驱动。1790后,英国的纺纱机数量迅速增至两万台。随着高效的生产方式的出现,低效率的生产者逐渐被淘汰,导致工业品产量呈现不可逆转的增长趋势。
珍妮纺织机虽然提高了效率,但是它存在缺陷,其纺出的纱较细且容易断。在1769年,阿克莱特发明了卷轴纺纱机,采用水力代替人工驱动。这一新机器不仅节省了人力,而且纺出的纱更结实、富有韧性,成功克服了珍妮纺织机的缺陷。
后续改进的机器分类
走锭纺纱机
在1779年,寒缪尔·克朗普顿创造性地将珍妮纺纱机与水力纺纱机的特点结合在一起,发明了一种新型的纺纱机,被称为“骡子”纺纱机。这台纺纱机可以生产出柔软、细腻且坚固的棉纱到了18世纪末期,纺织厂开始采用蒸汽机,标志着纺织工业进入了机械化时代。
环锭纺纱机
在1825年,英国的R.罗伯茨成功制造了动力走键纺纱机,并随后经过不断的改进逐渐推广使用。走纺纱机的工作原理:首先,辊轴夹住纤维条的一端,然后锭子开始回转,同时拉着纱条向外侧移动。这个过程中,纱条会被抽长拉细,并且加上捻度。接着,锭子开始向罗拉的方向退回,同时将加上捻度的纱绕绕到纱管上。这台机器的显著特点是加捻和卷绕两个动作由同一个零件(即锭子)完成,并且这两个动作会交替进行。
喷气织机
1914年,美国人发明了喷气织机。喷气织机通过利用空气作为引纬介质,采用喷射出的压缩气流对纬纱施加摩擦力,以引导纬纱穿过锁扣。在这个过程中,喷气产生的射流被利用以实现引纬的目标。这种织机不仅具有高车速,而且操作简便且安全。
气流(转杯)纺纱机
1965年,捷克人研发出一种更快速的新型纺纱机,被称为“转子纺纱机”,即气流(转杯)纺纱机。该机的核心部件是一个转速高达每分钟60000转的转子,其产纱速度是环锭纺纱机的6倍。到了70年代,许多国家纷纷采用了这种先进的纺纱机。
工作原理
珍妮纺织机采用间歇式加捻的纺纱方法,其独特之处在于在加捻时不进行卷绕,而在卷绕时则不进行加捻。棉条被绕在锭子上,随着锭子的旋转,完成了加捻的过程。同时,纺工一手牢牢握住棉条进行牵伸。一旦加捻和牵伸完成,便将纺好的纱线回绕到锭子的后端。
用途
珍妮机是最早的多锭手工纺纱机,装有8个锭子,以辊轴喂入纤维条,适用于棉、毛、麻纤维纺纱。珍妮纺纱机的引入将手摇纺车的生产能力从一人纺1-2个锭子提升到一人可同时纺8-18个锭子。这得益于珍妮纺纱机具备一种特殊机构,用以替代手工控制粗纱的喂入过程。珍妮纺纱机采用锭子牵伸方法,与走锭细纱机不同的是,它的锭子保持静止,而粗纱的控制机构则往返移动,显著提升了纺工的劳动生产率。
价值影响
“珍妮机”的发明标志着工业生产领域的一次革命,具有深远的历史意义。首先,该机器的出现使纺纱过程大幅度自动化,极大提高了生产效率。一次性能够纺出大量棉线,比传统纺车提高了8倍的生产能力,这意味着迅速增加的纤维产量,为织布工业提供了充足的原材料。
其次,由于“珍妮机”能够一次性纺出多根棉线,推动了织布厂的规模化和机械化生产,使大规模的织布厂迅速崛起。这导致了生产力的爆发性增长,为商业和制造业带来了前所未有的发展机会。此外,“珍妮机”的应用也加速了劳动力的转移,从手工制作向机械生产的转变,为新型工业体系的确立奠定了基础。这一技术的引入标志着第一次工业革命的开始,为后续的工业化浪潮奠定了基础,对社会、经济和科技的发展产生了深远而积极的影响。
参考资料
【十中•教学•学科背后的故事】“一脚踢出来”的发明:珍妮纺纱机.哈尔滨市第十中学校.2023-12-16
科技头条(6) - 英国工业革命的起点:珍妮纺纱机.欧美科技产业联盟.2023-12-16
“终局”信号已来: 留给我们这代人的和平还有多久? | 文化纵横.文化纵横.2023-12-16
纺纱机的前世今生.友联装备.2023-12-16
技术发明|珍妮纺织机,一脚“定”型.科技名家里程碑.2023-12-16
机械传奇(一)珍妮:我可能是个假发明家.内蒙古民族大学工学院.2023-12-16
翼锭脚踏纺车的再研究.丝绸杂志.2023-12-16