10.1　最早开发成功的机器

10.1　最早开发成功的机器

工业革命通常被认为于1760年已经开始。尽管这是见证了工业的连续变化和发展的世纪中的一个约定俗成的年份，但至少可以肯定的是，改变纺织工业面貌的第一台成功的纺纱机是在随后的10年间问世的。棉纺工业率先发展，部分是出于技术上的原因，在所有纺织纤维中，棉花经证明是最容易用机械手段纺纱的。在18世纪60年代初，棉纺业也经历了一个扩展期，而在此前的10年中，棉纺业便已采用了凯（Kay）的飞梭，对纱线的需求刺激了人们去寻求使用更高效的纺纱方法。随着保罗（Paul）的尝试在兰开夏郡为人所知，博恩（Bourn）的梳理机（第Ⅲ卷，边码154）在那里得到应用，对用罗拉（roller）纺纱的可能性进行讨论就是很自然的了。阿克赖特（Arkwright）能够很好地利用当时的新思想，至于他在1769年获得专利的机器在多大程度上属于他自己的发明，并不需要我们在这里加以关注。他理应得到全部的荣誉，正是他的坚持不懈，才使机器取得了成功。

1760年时，原棉在被松开并清洁后，被手工梳理成松卷，然后拉开并轻轻地绕在锭子上捻成粗纱，再用同样的方法将粗纱纺成纱线。阿克赖特的机器（图149）是木制构架，顶部有4只筒管，水平横向放置，上面绕着粗纱。从每只筒管拉出的粗纱，通过两对罗拉按照不同的筒管被分成4部分。第二对罗拉运动得比第一对要快，这就可以把粗纱拉长，然后向下通入与位于机器底部的锭子相连的锭翼臂，缠绕在靠锭子带动的筒管上。筒管的速度快慢与锭子的速度有关，是由一个缠绕在其底座上的精梳毛制成的制动器来控制的。这种卷绕方式遵循的原理与阿克赖特从中受到启迪的萨克森脚踏纺车的原理一样，即便是将销钉插在锭翼的相当不灵巧的装置上，纺纱工也能够引导纱线均匀地绕在筒管上。据阿克赖特的专利说明书介绍，机器是被设计成用一匹马来拉动的，不过在最初通常采用的原动力是水，因而就取名为水力纺纱机。在1769—1775年间，这种机器又经过几次改进，但这方面的资料却很少保留下来。1772年，阿克赖特一名叫伍德（Coniah Wood）的工人申请了专利的最重要的改进之一，是引进了移动式锭轨代替销钉来导引卷绕纱线，其运动后来通过一个心形轮或凸轮实现了自动化，又另外增加了一对罗拉。

与水力纺纱机差不多同时期问世的是手动纺纱机，这种机器并未遵循任何先前的实验。珍妮纺纱机模仿了手工纺纱工的动作。据说布莱克本附近斯坦希尔的织布工哈格里夫斯（James Hargreaves）早在1764年就发明了这种机器，但他到1770年才申请专利，比阿克赖特晚了几个星期。由于此前他已出售过几台珍妮纺纱机，所以他持有的专利就无效了。装着粗纱的筒管置于带有几只锭子的机器底部，每只筒管的棉条连接一个锭子，并在两根锭轨之间的距离形成的在机器上来回滑动的梳栉上通过。纺纱工是通过把梳栉后退一定距离拉出粗纱的。当梳栉作后退运动时，那两根锭轨就被紧压在一起，使棉条保持紧拉状态，此时推动锭子运动的操纵轮继续旋转。当捻得足够紧时，梳栉再前移，锭子就慢慢转动将纱卷绕起来。与此同时，纺纱工拉动压着纱线的杠杆（称为坠杆），将纱线向下推入可绕的位置。珍妮纺纱机投入使用后不久，就被人做过几次改进（图150），特别是霍顿陶尔的哈利（Haley）。

水力纺纱机生产出的纱强度高、捻得又好，适于制作针织品和棉织品的经纱。珍妮纺纱机纺出来的纱最初用作经纱和纬纱，而实践证明对后者更加适合。下一代纺机——克朗普顿走锭纺纱机——对两种纺纱都合适。这种纺纱机从未申请过专利，目前仅存的一台样机似乎是在法国（图版14B）。英格兰现存最早的一台（在博尔顿的查德威克博物馆）大致可追溯到1802年或稍晚一些时间，是按照凯利（Kelly）的专利生产的样机（边码288）［1］。克朗普顿（Crompton）于1774年开始进行试验，到1779年机器开始投入使用。他将水力纺纱机的罗拉与珍妮纺纱机的移动式滑架相结合，把锭子置于滑架和罗拉上面，而在珍妮纺纱机上锭子则立在那里。纺纱工将滑架以罗拉送出棉条相同的速度拉回，直到越过全部横向行程5/6的距离。然后罗拉会停止，并起到像珍妮纺纱机上的筘子那样的作用，滑架以相当慢的速度继续退回，锭子则继续捻转。当纱的伸展结束时，锭子以反方向转动片刻将纱脱开。随着锭子像在珍妮纺纱机上那样按原方向缓慢转动并借助于坠杆绕纱，滑架被再次推入。

有一段时期，人们认为走锭纺纱机的一大优点就是使粗纱不受张力，但久而久之，纺纱工们发现在这方面还是有一点伸展为好。因此，在实践中就出现了对某些类型的纱拉出滑板的速度，比罗拉送出粗纱的速度要快，这就是所谓的“滑架的增益”［2］。在滑架向外移动的第二段，锭子转动的速度更快，这一操作实践应归功于肯尼迪（John Kennedy），他是曼彻斯特伟大的纺纱工和机器制造者，时间是在1790年左右［3］。走锭纺纱机的有效性很大程度上在于，它允许在锭子转速与罗拉和滑架的速度的相互关系上有如此大的变化，使得各类的纱都可以纺。

走锭纺纱机在1790年以前有了明显的改进。锭子的传动带绕过的水平罗拉（如珍妮纺纱机那样）被一竖直鼓轮代替，绕着鼓轮的传动带被固定在不同的高度，从而能盖住整个鼓轮，这就有可能使锭子数目大大增加。罗拉由一套时钟机构驱动，当滑架退回到恰当位置时，时钟机构就跳开传动装置。滑架本身是通过滑轮与罗拉连接的，这使得其在第一项伸展时的速度可由罗拉控制。这些改进使纺纱工的工作更方便、更精准，但走锭纺纱机仍然属于一种手动纺纱机。

纺纱机械的发明，刺激了在加快纺纱准备过程方面的努力。早期的梳理机似乎是由博恩的专利衍生出来的，据说阿克赖特的第一台样机就是这种机器。他后来根据保罗的式样又做了一台，由被称为“大锡林”的大圆筒组成，上面盖着一只半圆筒或“盖板”，在其内部与大锡林的表面一样，由钢丝针齿覆盖。梳理过的棉花通过反方向转动的道夫圆筒将其从大锡林上移走。剥棉梳是横过锡林成条排列的，每条之间均有间距，使棉花能一小块一小块地梳出来。(https://www.daowen.com)

阿克赖特1775年的专利展示了他做连续梳棉试验的过程。到1785年已得出了一个解决办法，那就是用梳齿将整个锡林盖住，借助于一只利用曲柄上下运动的梳子将梳理过的棉网剥下，再将其传递到罗拉下面，经过一只漏斗使之变窄成为棉条，然后绕成圈进到条筒内。阿克赖特为梳理机增加的某些装置已由他人独立完成过了，特别是将棉花喂给大锡林的进料装置，但现在一致认为曲柄和梳子都是他自己的发明，虽然1785年哈格里夫斯声称这是他的发明。1775年的专利中还包括进一步的并条（drawing）和粗纺工艺用的机器，可是那种工艺的内涵比其专利说明书中的结论要更为精细。并条的目的是代替纺纱工人的手指，使棉条的质地始终均匀。将许多梳棉条从条筒中拉出合在一起，再通过两对罗拉，由后者拉成的一根棉条，其长度为合起来的棉条的初始长度的数倍。这一工序可能要进行多次，直到最后棉条被轻捻成粗纱，该过程是由容纳粗纱的条筒的转动来完成的（图151）。原型样机上有一扇门，通过它可以用手工将粗纱取出，但由于这种操作会使粗纱损坏，所以后来的机器上就装有一个可以提出来的盒子。

这样，阿克赖特就形成了一个由梳理、并条和粗纺构成的工序，这基本上是连续的工艺，而且他的机器可以由动力驱动。他于1775年申请的专利受到侵权指责，并于1781年首次被宣布无效，而他坚持与利用这种裁决的人进行斗争，对于他的最后败诉的裁决直到1785年才作出。即便如此，他的机器也很贵，在18世纪70年代末和80年代初，使用老式梳理机和珍妮纺纱机的人作了许多尝试，希望寻找一个满意的替代方案。一种经证明成功的粗纺机，也是一种手动机器，直到1786年才问世（图152），但我们不能确定谁是发明人［4］。从形式上，粗纺机很像一台珍妮纺纱机，不过锭子是直立于滑架上的，其加捻和卷绕的位置都与走锭纺纱机一样。取代罗拉的是一条循环布带，绕着由一个重物转动的两只转鼓倾斜移动。重物与上方那只转鼓相连，当滑架移进一次，就自动卷绕一次。从水平排列于落纱圆筒上的梳子上拉出的短梳棉条，被并排放在布带上，并由布带的循环运动而前进，新的梳棉条可以不断地拼接到老梳棉条的后面。当它们再往前移动，则要在两根横条之间通过，后者的作用犹如珍妮纺纱机上的筘子那样，在锭子将梳棉条捻成粗纱时夹住它们。这种方法远比阿克赖特的方法便宜，但因它省去了并条的工序，后来渐渐在棉纺工业中消失了——虽然没有从毛纺业消失——因为阿克赖特的机器变得更为普遍。在18世纪90年代，很多拥有阿克赖特型梳理机和粗纱机的厂商向其他厂商出售粗纱，供其在走锭纺纱机上纺纱之用。