Šta je uticalo na razvoj parne mašine. Istorija parnih mašina

WATT, JAMES (Watt, James, 1736-1819), škotski inženjer i pronalazač. Rođen 19. januara 1736. u Greenocku, blizu Glasgowa (Škotska), u porodici trgovca. Zbog lošeg zdravlja, Watt je malo učio formalno, ali je mnogo naučio sam. Već kao tinejdžer bio je zainteresovan za astronomiju, hemijski eksperimenti, naučio je da sve radi vlastitim rukama, pa čak i od onih oko sebe zaradio titulu „svestranog majstora“.

Većina ljudi ga smatra izumiteljem parne mašine, ali to nije sasvim tačno.
Parne mašine koje su izgradili D. Papen, T. Severi, I. Polzunov, T. Newcomen počele su raditi u rudnicima mnogo prije D. Watta. Razlikovali su se po dizajnu, ali glavna stvar kod njih je bila da je kretanje klipa uzrokovano naizmjeničnim zagrijavanjem i hlađenjem radnog cilindra. Zbog toga su bili spori i trošili mnogo goriva.

19. januara 1736. James Watt (1736-1819), izvanredni škotski inženjer i pronalazač, postao je poznat prvenstveno kao tvorac poboljšane parne mašine. Ali on je takođe ostavio blistav trag u istoriji kritične medicine svojom saradnjom sa Pneumatskim medicinskim institutom Thomasa Beddoesa (Beddoes, Thomas, 1760-1808). James Watt je opskrbljivao laboratorije instituta potrebnu opremu. Zahvaljujući njegovom učešću u Pneumatskom institutu su napravljeni i testirani prvi inhalatori, spirometri, gasomeri itd.

Sam James Watt, kao i njegova supruga i jedan od njegovih sinova, više puta su učestvovali u naučnim eksperimentima. Pneumatski institut je postao pravi naučni centar u kojem su proučavana svojstva raznih gasova i njihov uticaj na ljudski organizam. Može se reći da su Thomas Beddoe i njegovi saradnici bili pioniri i preteča moderne respiratorne terapije. Nažalost, Thomas Beddoe je pogrešno vjerovao da je tuberkuloza uzrokovana viškom kisika.
Stoga je sin Jamesa Watta, Gregory, prošao potpuno beskorisno liječenje inhalacijom ugljičnog dioksida na Pneumatskom institutu. Međutim, prvi put je korišćen u Pneumatskom institutu terapeutske svrhe kiseonik; razvijene su osnove terapije aerosolom; Po prvi put je mjeren ukupni kapacitet pluća metodom razblaživanja vodonikom (G. Davy) itd. Kruna saradnje Watt-a i Beddoea bila je medicinska upotreba razni gasovi postali su njihova zajednička knjiga „Materijali o medicinska upotreba umjetni tipovi zraka“, koja je objavljena u dva izdanja (1794., 1795.) i postala prvi poseban priručnik o terapiji kisikom.

Godine 1755. Watt je otišao u London da studira za mehaničara i majstora u proizvodnji matematičkih i astronomski instrumenti. Nakon što je u jednoj godini završio sedmogodišnji program obuke, Watt se vratio u Škotsku i dobio poziciju mehaničara na Univerzitetu u Glazgovu. Istovremeno je otvorio i sopstvenu radionicu.
Na univerzitetu, Watt je upoznao velikog škotskog hemičara Josepha Blacka (1728-1799), koji je otkrio ugljični dioksid 1754. Ovaj susret je doprinio razvoju niza novih hemijskih instrumenata potrebnih u Blackovim daljim istraživanjima, na primjer, ledenog kalorimetra. . U to vrijeme, Joseph Black je radio na problemu određivanja topline isparavanja, a Watt je učestvovao u pružanju tehničke strane eksperimenata.
Godine 1763. od njega je, kao univerzitetskog mehaničara, zatraženo da popravi univerzitetski model parne mašine T. Newcomena.

Ovdje treba napraviti kratku digresiju u povijest stvaranja parnih strojeva. Jednom su nas u školi, usađujući „velikodržavni šovinizam“, učili da je parnu mašinu izumeo ruski kmet mehaničar Ivan Polzunov, a ne neki Džejms Vat, čija se uloga u stvaranju parnih mašina ponekad može pročitati u „ pogrešne” knjige sa patriotskim gledištem na knjige. Ali u stvari, izumitelj parne mašine nije Ivan Polzunov, niti James Watt, već engleski inženjer Thomas Newcomen (1663-1729).
Štaviše, prvi pokušaj da se pare stavi u službu čovjeka napravio je u Engleskoj još 1698. godine vojni inženjer Tomas Saveri (Thomas Savery, 1650?-1715). Napravio je parni vodeni lift, namijenjen za isušivanje rudnika i crpljenje vode, a koji je postao prototip parne mašine.

Saverijeva mašina je radila na sledeći način: prvo je zapečaćeni rezervoar napunjen parom, a zatim je hlađena spoljna površina rezervoara hladnom vodom, uzrokujući kondenzaciju pare i stvaranje djelimičnog vakuuma u rezervoaru. Nakon toga voda se, na primjer, sa dna okna usisava u rezervoar kroz usisnu cijev i nakon uvođenja sljedećeg dijela pare izbacuje se kroz izlaznu cijev. Ciklus se tada ponovio, ali je voda mogla biti podignuta samo sa dubine manje od 10,36 m, jer ju je zapravo istisnuo atmosferski pritisak.

Ova mašina nije bila baš uspješna, ali je Papenu dala svijetlu ideju da barut zamijeni vodom. A 1698. godine sagradio je parnu mašinu (iste godine Englez Saveri je napravio i svoju „vatrogasnu mašinu”). Voda se zagrijavala unutar vertikalnog cilindra s klipom unutra, a nastala para je gurala klip prema gore. Kako se para hladila i kondenzovala, klip se pomerao prema dole pod uticajem atmosferskog pritiska. Tako je kroz sistem blokova Papenova mašina mogla pokretati razne mehanizme, poput pumpi.

Engleski pronalazač Thomas Newcomen (1663. - 1729.) bio je upoznat sa parnim strojevima Saveryja i Papena, koji je često posjećivao rudnike u Zapadnoj zemlji, gdje je radio kao kovač, i stoga je dobro razumio koliko su pouzdane pumpe potrebne za sprječavanje mina. od poplava. Udružio je snage sa vodoinstalaterom i staklarom Johnom Culleyem u pokušaju da napravi bolji model. Njihova prva parna mašina postavljena je u rudniku u Stafordširu 1712.

Kao iu Papenovoj mašini, klip se kretao u vertikalnom cilindru, ali je Njukomenova mašina u celini bila mnogo naprednija. Kako bi eliminisao jaz između cilindra i klipa, Newcomen je na kraj potonjeg pričvrstio fleksibilni kožni disk i sipao malo vode na njega.
Para iz kotla je ušla u podnožje cilindra i podigla klip prema gore. Kada se ubrizgava u cilindar hladnom vodom, para se kondenzovala, u cilindru je nastao vakuum, a pod uticajem atmosferskog pritiska klip je pao. Ovaj obrnuti hod uklonio je vodu iz cilindra i, kroz lanac spojen na klackalicu koja se kretala kao zamah, podigao šipku pumpe prema gore. Kada je klip bio na dnu svog hoda, para je ponovo ušla u cilindar i uz pomoć protivteže pričvršćene na šipku pumpe ili klackalicu, klip se podigao na početni položaj. Nakon toga, ciklus se ponovio.
Newcomenova mašina se pokazala kao izuzetno uspešna za to vreme i koristila se širom Evrope više od 50 godina. Korišćen je za crpljenje vode iz brojnih rudnika u Velikoj Britaniji. Ovo je bio prvi proizvod velikih razmera u istoriji tehnologije (proizvedeno je nekoliko hiljada komada).
Godine 1740. mašina s cilindrom dužine 2,74 m i prečnika 76 cm završila je za jedan dan posao koji su timovi od 25 ljudi i 10 konja, koji su radili u smjenama, prethodno obavili za sedmicu dana.

Godine 1775., još veća mašina koju je napravio John Smeaton (tvorac svjetionika Eddystone) isušila je dok u Kronštatu u Rusiji za dvije sedmice. Ranije, koristeći turbine visokog vjetra, ovo je trajalo cijelu godinu.
Pa ipak, Newcomenova mašina je bila daleko od savršene. Pretvarao je samo oko 1% toplotne energije u mehaničku energiju i, kao rezultat toga, trošio ogromnu količinu goriva, što, međutim, nije bilo bitno kada je mašina radila u rudnicima uglja.

Sve u svemu, Newcomenove mašine su imale ogromnu ulogu u očuvanju industrije uglja. Uz njihovu pomoć bilo je moguće nastaviti eksploataciju uglja u mnogim poplavljenim rudnicima.
Za Newcomenov izum može se reći da je to zaista bio parni stroj, odnosno parno-atmosferski stroj. Od prethodnih prototipova parnih mašina razlikovao se po sledećem:

* pokretačka snaga u njemu bio je atmosferski pritisak, a razrjeđivanje je postignuto kondenzacijom pare;
* u cilindru je bio klip koji je pod uticajem pare napravio radni hod;
* vakuum je postignut kao rezultat kondenzacije pare ubrizgavanjem hladne vode u cilindar.
Stoga je, u stvari, pronalazač parne mašine s pravom Englez Tomas Njukomen, koji je razvio svoju parnu atmosfersku mašinu 1712. godine (pola veka pre Watta).

Uz kratak izlet u istoriju stvaranja parnih mašina, ne može se zanemariti ličnost našeg izvanrednog sunarodnika Ivana Ivanoviča Polzunova (1729-1766), koji je napravio parnu atmosfersku mašinu pre Džejmsa Vata. Kao mehaničar u rudniku Kolyvano-Voskresensky na Altaju, 25. aprila 1763. predložio je projekat i opis „mašine za dejstvo vatre“. Projekat je došao na sto šefa fabrika, koji ga je odobrio i poslao u Sankt Peterburg, odakle je ubrzo stigao odgovor: „...Ovaj njegov izum treba poštovati kao novi izum.“
Polzunov je predložio da se prvo napravi mala mašina na kojoj bi bilo moguće identifikovati i eliminisati sve nedostatke neizbežne u novom izumu. Uprava fabrike se nije složila sa tim i odlučila je da odmah napravi ogromnu mašinu za moćnu duvaljku. U aprilu 1764. Polzunov je započeo izgradnju mašine 15 puta snažnije od projekta iz 1763. godine.

Ideju o parnom atmosferskom stroju preuzeo je iz knjige I. Schlattera „Detaljne upute za rudarstvo...“ (Sankt Peterburg, 1760).
Ali Polzunovov motor se suštinski razlikovao od engleskih automobila Saveryja i Newcomena. Bili su jednocilindrični i pogodni samo za crpljenje vode iz rudnika. Dvocilindrični motor kontinuirano djelovanje Polzunov je mogao da dovede visoko u peć i da ispumpa vodu. U budućnosti se pronalazač nadao da će ga prilagoditi za druge potrebe.
Izgradnja mašine poverena je Polzunovu, kome je u pomoć dodeljeno „dvojica domaćih zanatlija koji ne znaju, ali imaju samo jednu sklonost za to“, i nekoliko pomoćnih radnika. Sa ovim „osobljem“ Polzunov je počeo da pravi svoj automobil. Izgradnja je trajala godinu i devet mjeseci. Kada je mašina već prošla prvi test, pronalazač se razbolio od prolazne potrošnje i umro 16. (28.) maja 1766. godine, nekoliko dana prije završnih ispitivanja.
23. maja 1766. godine, Polzunovovi učenici, Levzin i Černicin, sami su započeli posljednja ispitivanja parne mašine. U "Dnevnoj belešci" od 4. jula pisalo je da je mašinerija u dobrom stanju, a 7. avgusta 1766. godine pušteno je u rad celo postrojenje, parna mašina i moćna duvaljka. Za samo tri mjeseca rada, Polzunovova mašina ne samo da je opravdala sve troškove svoje izgradnje u iznosu od 7233 rubalja 55 kopejki, već je dala i neto profit od 12640 rubalja 28 kopejki. Međutim, 10. novembra 1766. godine, nakon što je kotao motora izgoreo, stajao je u praznom hodu 15 godina, 5 mjeseci i 10 dana. 1782. automobil je demontiran. (Enciklopedija Altajske teritorije. Barnaul. 1996. T. 2. P. 281-282; Barnaul. Hronika grada. Barnaul. 1994. deo 1. str. 30).

U isto vrijeme, James Watt je radio na stvaranju parne mašine u Engleskoj. Godine 1763. od njega je, kao univerzitetskog mehaničara, zatraženo da popravi univerzitetski model parne mašine T. Newcomena.
Dok je otklanjao greške na univerzitetskom modelu T. Newcomenove parno-atmosferske mašine, Watt se uvjerio u nisku efikasnost takvih mašina. Dobio je ideju da poboljša parametre parne mašine. Bilo mu je jasno da je glavni nedostatak Newcomenove mašine naizmjenično grijanje i hlađenje cilindra. Kako se to može izbjeći? Odgovor je stigao do Watt-a u proljetnu nedjelju 1765. godine. Shvatio je da bi cilindar mogao ostati konstantno vruć ako bi se para preusmjerila u poseban rezervoar kroz cjevovod s ventilom prije kondenzacije. U ovom slučaju, prijenos procesa kondenzacije pare izvan cilindra trebao bi pomoći u smanjenju potrošnje pare. Osim toga, cilindar može ostati vruć, a kondenzator hladan ako je vanjska strana prekrivena izolacijskim materijalom.
Poboljšanja koja je Watt napravio na parnoj mašini (centrifugalni regulator, odvojeni parni kondenzator, zaptivke, itd.) ne samo da su povećala efikasnost mašine, već su i konačno pretvorila parnu atmosfersku mašinu u parnu mašinu, i što je najvažnije, mašina je postala lako upravljiva.
1768. podnio je zahtjev za patent za svoj izum. Patent je dobio 1769. godine, ali dugo vremena nije mogao da napravi parnu mašinu. I tek 1776. godine, uz finansijsku podršku dr. Rebecka, osnivača prve metalurške fabrike u Škotskoj, Wattova parna mašina je konačno izgrađena i uspješno testirana.

Ispostavilo se da je Wattova prva mašina bila dvostruko efikasnija od Newcomenove mašine. Zanimljivo je da su razvoji koji su uslijedili nakon Newcomenovog originalnog izuma bili zasnovani na konceptu "kapaciteta" motora, što je značilo broj funti vode koja se pumpa po bušelu uglja. Za sada nije poznato ko je došao na ideju za ovu jedinicu. Ovaj čovjek nije ušao u historiju nauke, ali je vjerovatno bio neki stegnuti vlasnik rudnika koji je primijetio da neki motori rade efikasnije od drugih i nije mogao dozvoliti da susjedni rudnik ima veću proizvodnju.
I iako su testovi mašine bili uspešni, tokom njenog daljeg rada postalo je jasno da Wattov prvi model nije bio sasvim uspešan, a saradnja sa Rebeckom je prekinuta. Unatoč nedostatku sredstava, Watt je nastavio raditi na poboljšanju parne mašine. Njegov rad privukao je interesovanje Metjua Boltona, inženjera i bogatog proizvođača, vlasnika fabrike za obradu metala u Sohou blizu Birmingema. Godine 1775. Watt i Boulton su sklopili ugovor o partnerstvu.
Godine 1781. James Watt je dobio patent za izum drugog modela svoje mašine. Među inovacijama koje su uvedene u njega i kasniji modeli bili su:

* cilindar dvostrukog djelovanja u koji se naizmjenično dovodi para različite strane iz klipa, dok je izduvna para ušla u kondenzator;
* toplinski plašt koji je okruživao radni cilindar radi smanjenja toplinskih gubitaka i kalem;
* transformacija povratnog kretanja klipa u rotaciono kretanje osovine, prvo preko klipnjače-kolenastog mehanizma, a zatim pomoću zupčastog prenosa, koji je bio prototip planetarnog menjača;
* centrifugalni regulator za održavanje konstantne brzine osovine i zamašnjak za smanjenje neravnomjerne rotacije.
Godine 1782. napravljena je ova izuzetna mašina, prva univerzalna parna mašina "dvostrukog dejstva". Watt je opremio poklopac cilindra nedavno izumljenom uljnom brtvom, koja je osigurala slobodno kretanje klipnjače, ali spriječila curenje pare iz cilindra. Para je ulazila u cilindar naizmjenično s jedne, a zatim s druge strane klipa, stvarajući vakuum na suprotnoj strani cilindra. Stoga je klip vršio i radni i povratni hod uz pomoć pare, što nije bio slučaj u prethodnim mašinama.

Također, 1782. godine, James Watt je uveo princip djelovanja ekspanzije, podijelivši protok pare u cilindru na početku svog toka tako da je počeo širiti ostatak ciklusa pod vlastitim pritiskom. Akcija proširenja znači određeni gubitak snage, ali dobitak u "performansi". Od svih ovih ideja, Wattova najkorisnija bila je ona o ekspanzivnoj akciji. U njegovoj daljnjoj praktičnoj implementaciji, dijagram indikatora koji je oko 1790. godine napravio Wattov pomoćnik James Southern bio je od velike pomoći.
Indikator je bio uređaj za snimanje koji se mogao pričvrstiti na motor kako bi snimio pritisak u cilindru u zavisnosti od količine pare koja ulazi tokom datog takta. Površina ispod takve krive bila je mjera obavljenog rada u datom ciklusu. Indikator je korišten za što efikasnije podešavanje motora. Ovaj dijagram je kasnije postao dio poznatog Carnotovog ciklusa (Sadi Carnot, 1796-1832) u teorijskoj termodinamici.
Budući da je kod parne mašine sa dvostrukim dejstvom klipnjača vršila akciju vuče i guranja, prethodni sistem pogona lanaca i klackalica, koji je reagovao samo na vuču, morao je biti redizajniran. Watt je razvio sistem spojenih šipki i koristio planetarni mehanizam za pretvaranje povratnog kretanja klipnjače u rotacijsko kretanje, koristio je teški zamašnjak, centrifugalni regulator brzine, disk ventil i manometar za mjerenje tlaka pare.

Univerzalni parni stroj dvostrukog djelovanja s kontinuiranom rotacijom (Watt-ova parna mašina) postao je široko rasprostranjen i odigrao je značajnu ulogu u prelasku na mašinsku proizvodnju.
“Rotaciona parna mašina” koju je patentirao James Watt prvo je bila široko korištena za pogon strojeva i razboja u fabrikama za predenje i tkanje, a kasnije iu drugim industrijskim preduzećima. To je dovelo do naglog povećanja produktivnosti rada. Od tog trenutka Britanci su računali početak velike industrijske revolucije, koja je Englesku dovela na vodeću poziciju u svijetu.
Motor James Watta bio je prikladan za bilo koji automobil, a izumitelji samohodnih mehanizama brzo su to iskoristili. Tako je došlo do transporta parne mašine (Fultonov parobrod, 1807; Stephensonova parna lokomotiva, 1815). Zahvaljujući svojoj prednosti u transportnim sredstvima, Engleska je postala vodeća sila u svijetu.
Godine 1785. Watt je patentirao izum nove peći za kotao, a iste godine jedna od Wattovih mašina je instalirana u Londonu u pivari Samuela Whitbreada za mljevenje slada. Mašina je obavila posao umjesto 24 konja. Prečnik cilindra mu je bio 63 cm, hod klipa 1,83 m, a prečnik zamajca 4,27 m. Mašina je preživjela do danas, a danas se može vidjeti u Muzeju Powerhouse u Sidneju.

Kompanija Boulton and Watt, nastala 1775. godine, doživjela je sve prevrtljivosti sudbine, od pada potražnje za njenim proizvodima do zaštite prava pronalaska na sudovima. Međutim, od 1783. godine poslovi ove kompanije, koja je monopolizirala proizvodnju parnih mašina, krenula su uzbrdo. Tako je James Watt postao vrlo bogat čovjek, a Watt je pružio vrlo, vrlo značajnu pomoć Pneumatskom medicinskom institutu Thomasa Beddoesa (Beddoes, Thomas, 1760-1808), s kojim je počeo sarađivati ​​u to vrijeme.
Uprkos svojoj energičnoj aktivnosti na stvaranju parnih mašina, Watt se povukao sa svoje pozicije na Univerzitetu u Glazgovu tek 1800. godine. 8 godina nakon ostavke, ustanovio je „Vatovu nagradu“ za najbolje studente i nastavnike univerziteta. Sveučilišna tehnička laboratorija u kojoj je započeo svoje djelovanje počela je nositi njegovo ime. Koledž u Greenock-u (Škotska), rodnom gradu pronalazača, takođe nosi ime James Watt.

Evolucija parne mašine J. Watt

1774 Steam
pumpa 1781 Parna mašina
sa obrtnim momentom na osovini 1784 Parna mašina
dvostruko djelovanje sa KShM
Zanimljivo je da je svojevremeno, kao jedinicu snage, Watt predložio takvu jedinicu kao " Horsepower" Ova mjerna jedinica je opstala do danas. Ali u Engleskoj, gdje je Watt cijenjen kao pionir industrijske revolucije, odlučili su drugačije. Godine 1882. Britansko udruženje inženjera odlučilo je nazvati jedinicu snage po njemu. Sada se ime James Watt može pročitati na bilo kojem sijalica. Ovo je bio prvi slučaj prisvajanja u istoriji tehnologije sopstveno ime mjerna jedinica. Od ovog događaja započela je tradicija dodjeljivanja vlastitih imena mjernim jedinicama.

Watt je živio dug zivot i umro 19. avgusta 1819. u Heathfieldu blizu Birminghama. Na spomeniku Džejmsu Vatu piše: "Povećala moć čoveka nad prirodom." Ovako su savremenici ocjenjivali djelovanje slavnih engleski izumitelj.

Prvu rusku dvocilindričnu vakuumsku parnu mašinu dizajnirao je mehaničar I.I. Polzunov 1763. i izgrađen 1764. u Barnaulu. James Watt, koji je bio član komisije za prihvatanje Polzunovovog izuma, dobio je patent za parnu mašinu u Londonu u aprilu 1784. godine i smatra se njenim izumiteljem!

Polzunov, Ivan Ivanovič

- mehaničar koji je napravio prvu parnu mašinu u Rusiji; sin vojnika Jekaterinburških brdskih četa, imao je deset godina i upisao je Jekaterinburšku aritmetičku školu, gde je završio kurs sa zvanjem studenta mašinstva. Među nekoliko mladih ljudi, Polzunov je poslan u Barnaul u državne rudarske fabrike, gdje je 1763. godine bio majstor za punjenje. Baveći se konstruisanjem mašina sa vodenim motorima koji se koriste u topionicama i rudnicima, Polzunov je skrenuo pažnju na poteškoće ugradnje takvih mašina u oblastima udaljenim od reka, i odlučio se na ideju korišćenja pare kao motora. Postoje neki dokazi koji upućuju da mu ova ideja nije došla samostalno, već pod uticajem Schlatterove knjige: „Detaljne upute za rudarenje“ (Sankt Peterburg, 1760), u čijem desetom poglavlju je prvi opis pare motor, odnosno mašina, objavljen je u ruskom Newcomen-u. Polzunov je energično krenuo u realizaciju svoje ideje, počeo je proučavati snagu i svojstva vodene pare, crtao crteže i pravio modele. Uvjerivši se, nakon dugih istraživanja i eksperimenata, u mogućnost zamjene pokretačka snaga vode snagom pare i da to dokaže na modelima, Polzunov se u aprilu 1763. obratio načelniku tvornica Kolyvan-Voskresensk, general-majoru A.I. Poroshinu, s pismom u kojem je iznio motive koji su ga naveli da pronađe novu snagu , tražio je sredstva za izgradnju “vatrene mašine” koju je izmislio. Polzunov je projekat prijavljen Kabinetu Njenog Veličanstva sa zahtjevom da se oslobodi iznos potreban za izgradnju mašine. Prema izvještaju Kabineta, uslijedio je dekret Katarine II, kojim je ona, "za veće ohrabrenje", dodijelila Polzunova mehaničarima s platom i činom inžinjerijske kapetana-poručnika, i naručila 400 rubalja kao nagradu. i naznačio, „ako više ne bude potreban u fabrikama, pošaljite ga u Sankt Peterburg, sa srebrom“, na dve do tri godine u Akademiju nauka, da dopuni svoje obrazovanje. Ali vlasti nisu puštale Polzunova i tražile su da se nakratko otkaže njegovo slanje u Akademiju nauka, „jer je ovde krajnja potreba da tu mašinu na parni pogon uvede u praksu“. S obzirom na to, Polzunov je morao da ostane u Sibiru do kraja slučaja. Do tada je odloženo i izdavanje gore navedenih 400 rubalja. Prema predračunu koji je dostavio, date su mu potrebne količine i materijal, te mu je data mogućnost da počne sa gradnjom. Već 20. maja 1765. godine Polzunov je to izvestio pripremni rad završena, te da će mašina biti puštena u rad u oktobru iste godine. Ali auto do tada nije bio spreman. Niz nepredviđenih poteškoća i neiskustvo radnika usporilo je izvođenje radova. Osim toga, mnogi materijali potrebni za izradu mašine nisu se mogli nabaviti u Sibiru. Morao sam da ih naručim iz Jekaterinburga i čekam na isporuku nekoliko meseci. U decembru 1765. godine, Polzunov je završio mašinu, potrošivši na nju 7.435 rubalja. 51 kopejki Međutim, nije mogao vidjeti svoj izum na djelu. Ispitivanje mašine bilo je zakazano u Barnaulu za 20. maj 1766. godine, a 16. maja iste godine Polzunov je već umro „od jakog krvarenja iz larinksa“. Polzunovova mašina je, pod vođstvom njegovih učenika Levzina i Černjicina, u roku od dva meseca istopila 9.335 tačaka zninogorskih ruda u Barnaulu, ali je ubrzo njen rad u Barnaulu prekinut „kao nepotrebno“, a nema podataka da li je korišćen na onima koje nije imao motore na vodeni pogon Zmejnogorska fabrika i Semenovski rudnik, gde su ga prvobitno zamislili sam pronalazač i njegovi pretpostavljeni. ” Muzej rudarstva u Barnaulu ima model Polzunovljeve mašine. Polzunovu se ne može pripisati, kao što to neki čine, čast da je izumeo prvu parnu mašinu. Ipak, Polzunovova mašina je zaista bila prva parna mašina napravljena u Rusiji, a ne uvezena iz inostranstva; korištenje parne mašine iz 1765. ne za dizanje vode, već u drugu industrijsku svrhu, treba smatrati nezavisnim izumom, budući da je u Engleskoj prva upotreba parne mašine za pumpanje zraka napravljena tek 1765. godine.

Ljudi su mogli staviti paru u službu čovječanstva tek na samom kraju 17. vijeka. Ali čak i na početku naše ere, starogrčki matematičar i mehaničar Heron iz Aleksandrije jasno je pokazao da se može i treba družiti sa parom. Jasna potvrda toga bio je Geronovsky aeolipile, u stvari, prva parna turbina - lopta koja se rotirala snagom mlaza vodene pare. Nažalost, mnogi nevjerovatni izumi starih Grka bili su čvrsto zaboravljeni tokom mnogih stoljeća. Tek u 17. veku postoji opis nečeg sličnog parnoj mašini. Francuz Salomon de Caus, koji je jedno vrijeme bio graditelj i inženjer za Fridrika V od Palatinata, u svom eseju iz 1615. opisao je šuplju željeznu kuglu s dvije cijevi: jednom za primanje i jednom za ispuštanje tekućine. Ako kuglicu napunite vodom i zagrijete, onda će kroz drugu cijev voda početi da se diže do vrha, pokoravajući se utjecaju para. Godine 1663. Englez Edvard Somerset, markiz od Vorčestera, napisao je brošuru u kojoj je govorio o mašini koja može da podigne vodu nagore. Istovremeno, Somerset je dobio patent („privilegija“) za opisanu mašinu. Kao što vidimo, sve misli pronalazača Novog doba su se vrtele oko crpljenja vode iz rudnika i rudnika, što je, treba napomenuti, proizašlo iz hitnog zadatka. Stoga nije iznenađujuće da su se sljedeća tri pronalazača, o kojima se govori u nastavku, također prvenstveno bavila stvaranjem parne mašine za pumpanje vode. Pred sam kraj 17. veka, dvojica ljudi u Evropi su efikasnije radila na kroćenju pare - Denis Papin i Tomas Saveri.

Saveryjev "vatreni" auto.

"Steam Cart" od Cugnoa.

Parna mašina- toplinski motor s vanjskim sagorijevanjem koji pretvara energiju pare u mehanički rad povratno kretanje klipa, a zatim u rotacijsko kretanje osovine. U širem smislu, parna mašina je svaki motor sa vanjskim sagorijevanjem koji pretvara energiju pare u mehanički rad.

Horizontalna stacionarna dvocilindrična parna mašina za pogon fabričkih transmisija. Kraj 19. vijeka Izložba Muzeja industrijske kulture. Nirnberg

Značaj parnih mašina

Parne mašine su korišćene kao pogonske mašine pumpne stanice, lokomotive, na parnim brodovima, traktorima, parnim kolima i drugim vozilima. Parne mašine doprinijele su širokoj komercijalnoj upotrebi mašina u preduzećima i bile su energetska osnova industrijske revolucije 18. stoljeća. Kasnije su parne mašine zamenjene motorima sa unutrašnjim sagorevanjem, parnim turbinama i elektromotorima, koji su bili efikasniji.

Parne turbine, formalno vrsta parne mašine, još uvijek se široko koriste za pogon generatora električne energije. Otprilike 86% svjetske električne energije proizvodi se pomoću parnih turbina.

Princip rada

Za pogon parne mašine potreban je parni kotao. Para koja se širi pritišće klip ili lopatice parne turbine, čije se kretanje prenosi na druge mehaničke dijelove. Jedna od prednosti motora s vanjskim sagorijevanjem je ta što se, zbog odvajanja kotla od parne mašine, može koristiti gotovo svaka vrsta goriva - od balege do uranijuma.

Invencija i razvoj

Prvi poznati uređaj koji se pokreće parom opisao je Heron Aleksandrijski u prvom veku. Para koja je tangencijalno izlazila iz mlaznica pričvršćenih na kuglu dovela je do rotacije potonje. Pravu parnu turbinu izmislio je mnogo kasnije, u srednjovjekovnom Egiptu, arapski filozof, astronom i inženjer Taghi al-Dinome iz 16. stoljeća. Predložio je metodu rotacije ražnja pomoću struje pare usmjerene na lopatice pričvršćene za rub točka. Sličnu mašinu je 1629. predložio italijanski inženjer Giovanni Branca za rotiranje cilindričnog sidrenog uređaja, koji je naizmjenično podizao i puštao par tučaka u malterima. Protok pare u ovim ranim parnim turbinama nije bio koncentrisan i veliki dio njene energije je raspršen u svim smjerovima, što je rezultiralo značajnim gubicima energije.

Međutim, daljnji razvoj parne mašine zahtijevao je ekonomske uvjete u kojima bi programeri motora mogli iskoristiti njihove rezultate. Takvi uslovi nisu postojali ni u antičko doba, ni u srednjem vijeku, ni u renesansi. Tek krajem 17. vijeka nastaju parne mašine kao jednokratni kuriozitet. Prvu mašinu kreirao je španski pronalazač Jeronimo Ayans de Beaumont, čiji su izumi uticali na patent T. Severija (vidi dole). Princip rada i primjene parnih mašina opisao je i 1655. godine Englez Edward Somerset. Godine 1663. objavio je nacrt i ugradio uređaj na parni pogon za podizanje vode na zid Velikog tornja u dvorcu Raglan (udubljenja u zidu gdje je ugrađen motor bila su vidljiva još u 19. stoljeću). Međutim, niko nije bio voljan da rizikuje novac na ovom novom revolucionarnom konceptu, a parna mašina je ostala nerazvijena. Jedan od eksperimenata francuskog fizičara i pronalazača Denisa Papina bio je stvaranje vakuuma u zatvorenom cilindru. Sredinom 1670-ih u Parizu je sarađivao sa holandskim fizičarem Hajgensom na mašini koja je izbacivala vazduh iz cilindra eksplodirajući barut u njemu. Vidjevši nepotpunost vakuuma koji je time stvoren, Papen je, nakon dolaska u Englesku 1680. godine, stvorio verziju istog cilindra, u kojoj je pomoću kipuće vode dobio potpuniji vakuum, koji se kondenzirao u cilindru. Tako je mogao podići teret pričvršćen za klip užetom prebačenim preko remenice. Sistem je radio kao demonstracijski model, ali da bi se proces ponovio, cijeli aparat je morao biti demontiran i ponovo sastavljen. Papin je brzo shvatio da se za automatizaciju ciklusa para mora proizvoditi odvojeno u kotlu. Stoga se Papin smatra pronalazačem parnog kotla, čime se otvara put za Newcomenovu parnu mašinu. Međutim, nije predložio dizajn funkcionalne parne mašine. Papin je također dizajnirao čamac pokretan točkom sa reaktivnom snagom u kombinaciji Taghi-al-Din i Severijevih koncepata; takođe je zaslužan za pronalazak mnogih važnih uređaja, kao što je sigurnosni ventil.

Nijedan od opisanih uređaja nije zapravo korišten kao sredstvo za rješavanje korisnih problema. Prva parna mašina korišćena u proizvodnji bila je „vatrogasna mašina“, koju je dizajnirao engleski vojni inženjer Thomas Savery 1698. godine. Severi je dobio patent za svoj uređaj 1698. Bila je to klipna parna pumpa, i očigledno ne baš efikasna, jer se toplota pare gubi svaki put prilikom hlađenja kontejnera, i prilično opasna za rad, jer zbog visokog pritiska rezervoari za paru i cevovodi motora ponekad su eksplodirali. Budući da se ovaj uređaj mogao koristiti i za okretanje kotača vodenog mlina i za ispumpavanje vode iz rudnika, pronalazač ga je nazvao „prijateljem rudara“.

Tada je engleski kovač Thomas Newcomen demonstrirao svoj „atmosferski motor“ 1712. godine. Radilo se o poboljšanoj parnoj mašini Severi, u kojoj je Newcomen značajno smanjio radni pritisak pare. Prva upotreba Newcomen motora bila je za pumpanje vode iz dubokog rudnika. U rudničkoj pumpi, klackalica je bila povezana sa šipkom koja se spuštala u okno do komore pumpe. Pokretni pokreti potiska prenošeni su na klip pumpe, koji je dovodio vodu prema gore. Upravo je Newcomenov motor postao prvi parni stroj koji je široko rasprostranjen praktična upotreba, s kojim se obično povezuje početak industrijske revolucije u Engleskoj. Prvu rusku dvocilindričnu vakuumsku parnu mašinu dizajnirao je mehaničar I. I. Polzunov 1763. godine i sagradio je 1764. za pogon duvaljki u tvornicama Barnaul Kolyvano-Voskresensk. Dalje povećanje efikasnosti bila je upotreba pare visokog pritiska (Amerikanac Oliver Evans i Englez Richard Trevithick). R. Trevithick je uspješno konstruirao industrijske jednotaktne motore pod visokim tlakom poznate kao "Cornish motori". Radili su pri pritisku od 50 funti po kvadratnom inču, ili 345 kPa (3.405 atmosfera). Međutim, sa povećanjem pritiska, postojala je i veća opasnost od eksplozija u mašinama i kotlovima, što je u početku dovelo do brojnih nesreća. Sa ove tačke gledišta, najviše važan element mašina visokog pritiska bila sigurnosni ventil, koji oslobađa višak pritiska. Pouzdan i siguran rad započeo je tek sa akumulacijom iskustva i standardizacijom procedura za izgradnju, rad i održavanje opreme. Francuski pronalazač Nicolas-Joseph Cugnot demonstrirao je 1769. godine prvo radno samohodno parno vozilo: fardier à vapeur (parna kolica). Možda se njegov izum može smatrati prvim automobilom. Samohodni parni traktor pokazao se vrlo korisnim kao mobilni izvor mehaničke energije koji je pokretao druge poljoprivredne mašine: vršilice, prese, itd. Godine 1788. parobrod koji je napravio John Fitch već je pružao redovne usluge duž rijeke Delaware između Filadelfija (Pensilvanija) i Burlington (Država Njujork). Prevozio je 30 putnika i kretao se brzinom od 7-8 milja na sat. Dana 21. februara 1804. godine, prva samohodna željeznička parna lokomotiva, koju je napravio Richard Trevithick, bila je izložena u Željezari Penydarren u Merthyr Tydfilu u Južnom Velsu.

Klipni parni strojevi

Klipni motori koriste snagu pare za pokretanje klipa u zatvorenoj komori ili cilindru. Pokretno djelovanje klipa može se mehanički pretvoriti u linearno kretanje klipnih pumpi ili u rotacijsko kretanje za pogon rotirajućih dijelova alatnih mašina ili kotača vozila.

Vakuum mašine

Graviranje Newcomenovog motora. Ova slika je kopirana sa crteža u Desagliersovom kursu eksperimentalne filozofije, 1744, koji je modifikovana kopija gravure Henry Beaton-a iz 1717. Ovo je vjerovatno drugi Newcomenov motor, instaliran oko 1714. u Grief Colliery u Warkshireu.

Rane parne mašine su prvo nazvane "vatrogasne mašine", a takođe i Wattove "atmosferske" ili "kondenzacione" mašine. Radili su na principu vakuuma i stoga su poznati i kao “vakumski motori”. Takve mašine su radile za pogon klipnih pumpi, u svakom slučaju, nema dokaza da su korištene u druge svrhe. Kada radi parna mašina vakuumskog tipa, na početku takta, para niskog pritiska ulazi u radnu komoru ili cilindar. Ulazni ventil se tada zatvara i para se hladi kondenzacijom. Kod Newcomen motora rashladna voda se raspršuje direktno u cilindar, a kondenzat se odvodi u kolektor kondenzata. Ovo stvara vakuum u cilindru. Atmosferski pritisak na vrhu cilindra pritiska klip i dovodi do njegovog pomeranja prema dole, odnosno radnog hoda.

Klip je lancem povezan sa krajem velike klackalice, koja se okreće oko svoje sredine. Pumpa pod opterećenjem je lancem povezana sa suprotnim krajem klackalice, koja pod dejstvom pumpe gravitacijom vraća klip na vrh cilindra. Ovako se dešava obrnuto. Tlak pare je nizak i ne može spriječiti kretanje klipa.

Stalno hlađenje i dogrevanje radnog cilindra mašine bilo je veoma rasipno i neefikasno, međutim, ove parne mašine su omogućavale pumpanje vode sa većih dubina nego što je to bilo moguće pre njihovog uvođenja. Godine 1774. pojavila se verzija parne mašine koju je kreirao Watt u suradnji s Matthewom Boultonom, čija je glavna inovacija bila uklanjanje procesa kondenzacije u posebnu zasebnu komoru (kondenzator). Ova komora je stavljena u kadu sa hladnom vodom, a sa cilindrom je bila povezana cijevi zatvorenom ventilom. Na kondenzacionu komoru je pričvršćena posebna mala vakuum pumpa (prototip kondenzatne pumpe), pokretana klackalom i služila za uklanjanje kondenzata iz kondenzatora. Rezultat vruća voda je isporučen specijalnom pumpom (prototip napojne pumpe) nazad u kotao. Još jedna radikalna inovacija bilo je zatvaranje gornjeg kraja radnog cilindra, koji je sada sadržavao paru niskog pritiska na vrhu. Ista para je bila prisutna u dvostrukom plaštu cilindra, održavajući konstantnu temperaturu. Kako se klip kretao prema gore, ova para se prenosila kroz posebne cijevi do donjeg dijela cilindra kako bi se podvrgla kondenzaciji prilikom sljedećeg takta. Mašina je, zapravo, prestala da bude „atmosferska“, a njena snaga je sada zavisila od razlike pritiska između pare niskog pritiska i vakuuma koji se mogao dobiti.

Wattova verzija parne mašine

U Newcomenovom parnom stroju, klip je bio podmazan sa malom količinom vode koja je bila izlivena na Wattovu mašinu, to je postalo nemoguće, jer je sada u gornjem dijelu cilindra bilo potrebno preći na podmazivanje; mješavina masti i ulja. Isto mazivo je korišteno i za brtvu šipke cilindra.

Vakuumske parne mašine, uprkos očiglednim ograničenjima njihove efikasnosti, bile su relativno bezbedne i koristile su paru niskog pritiska, što je bilo sasvim u skladu sa opštim niskim nivoom tehnologije kotlova u 18. veku. Snaga mašine bila je ograničena niskim pritiskom pare, veličinom cilindra, brzinom sagorevanja goriva i isparavanja vode u kotlu, kao i veličinom kondenzatora. Maksimalna teorijska efikasnost bila je ograničena relativno malom temperaturnom razlikom na obje strane klipa; zbog toga su vakuumske mašine namenjene za industrijsku upotrebu bile prevelike i skupe.

Oko 1811. Richard Trevithnick je morao poboljšati Wattovu mašinu kako bi je prilagodio novim Cornish kotlovima. Pritisak pare iznad klipa dostigao je 275 kPa (2,8 atmosfere), i to je dalo glavnu snagu za završetak radnog hoda; Osim toga, kondenzator je značajno poboljšan. Takve mašine su nazvane Cornish mašine i proizvodile su se do 1890-ih. Mnoge stare Watt mašine su vraćene na ovaj nivo. Neki od Cornishovih automobila bili su prilično veliki.

Parne mašine visokog pritiska

U parnim mašinama para teče iz kotla u radnu komoru cilindra, gdje se širi, vršeći pritisak na klip i obavljajući koristan rad. Ekspandirana para se zatim može ispustiti u atmosferu ili dopremiti u kondenzator. Važna razlika između visokotlačnih mašina i vakuum mašina je u tome što pritisak izduvne pare prelazi ili je jednak atmosferskom pritisku, odnosno ne stvara se vakuum. Izduvna para je obično imala pritisak iznad atmosferskog i često se ispuštala dimnjak, što je omogućilo povećanje promaje kotla.

Važnost povećanja pritiska pare je u tome što ona postiže višu temperaturu. Dakle, parna mašina visokog pritiska radi na većoj temperaturnoj razlici nego što se može postići u vakuum mašinama. Nakon što su visokotlačne mašine zamenile vakuumske, one su postale osnova za dalji razvoj i unapređenje svih klipnih parnih mašina. Međutim, tlak koji se smatrao visokim u 1800 (275-345 kPa) sada se smatra vrlo niskim - tlak u modernim parnim kotlovima je desetine puta veći.

Dodatna prednost mašina pod visokim pritiskom je da su mnogo manje za dati nivo snage i samim tim znatno jeftinije. Osim toga, takav parni stroj mogao bi biti dovoljno lagan i kompaktan da se koristi na vozilima. Rezultirajući parni transport (parne lokomotive, parobrodi) revolucionirao je komercijalni i putnički transport, vojnu strategiju i općenito utjecao na gotovo svaki aspekt javnog života.

Dijagram horizontalne, jednocilindrične, parne mašine visokog pritiska, dvostrukog dejstva. Pogon snage se vrši pomoću pogonskog remena:

Parni strojevi dvostrukog djelovanja

Sljedeći važan korak u razvoju parnih strojeva visokog tlaka bila je pojava strojeva dvostrukog djelovanja. U mašinama s jednostrukim djelovanjem klip se kretao u jednom smjeru silom pare koja se širi, ali se vraćao natrag ili pod utjecajem gravitacije ili zbog momenta inercije rotacionog zamašnjaka povezanog s parnom mašinom.

U parnim mašinama dvostrukog djelovanja svježa para se naizmjenično dovodi na obje strane radnog cilindra, dok se istrošena para s druge strane cilindra ispušta u atmosferu ili u kondenzator. To je zahtijevalo stvaranje prilično složenog mehanizma distribucije pare. Princip dvostrukog dejstva povećava radnu brzinu mašine i poboljšava glatkoću.

Klip takvog parnog stroja povezan je s kliznom šipkom koja se proteže od cilindra. Na ovu šipku je pričvršćena klipnjača koja se ljulja, koja pokreće polugu zamašnjaka. Sistem za distribuciju pare pokreće drugi kolenasti mehanizam. Mehanizam za distribuciju pare može imati funkciju unazad tako da možete promijeniti smjer rotacije zamašnjaka stroja.

Parna mašina dvostrukog djelovanja je otprilike dvostruko snažnija od konvencionalne parne mašine, a može raditi i sa mnogo lakšim zamašnjakom. Ovo smanjuje težinu i troškove mašina.

Većina klipnih parnih mašina koristi upravo ovaj princip rada, što se jasno vidi na primjeru parnih lokomotiva. Kada takva mašina ima dva ili više cilindara, radilice su postavljene na pomak od 90 stepeni kako bi se osiguralo da se mašina može pokrenuti u bilo kom položaju klipova u cilindrima. Neki parobrodi na kotačima imali su jednocilindrični parni stroj dvostrukog djelovanja, a na njima je bilo potrebno osigurati da se kotač ne zaustavi u mrtvoj tački, odnosno u položaju u kojem je pokretanje motora nemoguće.

Proces izuma parne mašine, kako se to često dešava u tehnologiji, trajao je skoro čitav jedan vek, pa je izbor datuma za ovaj događaj prilično proizvoljan. Međutim, niko ne poriče da je iskorak koji je doveo do tehnološke revolucije izveo Škot James Watt.

Ljudi su od davnina razmišljali o korištenju pare kao radnog fluida. Međutim, tek na prijelazu iz XVII u XVIII vijek. uspio pronaći način da proizvede koristan rad koristeći paru. Jedan od prvih pokušaja da se para stavi u službu čovjeka napravljen je u Engleskoj 1698. godine: mašina pronalazača Saveryja bila je namijenjena za isušivanje rudnika i pumpanje vode. Istina, Saveryjev izum još nije bio motor u punom smislu te riječi, jer osim nekoliko ventila koji su se otvarali i zatvarali ručno, nije imao pokretnih dijelova. Saverijeva mašina je radila na sledeći način: prvo je zapečaćeni rezervoar bio napunjen parom, a zatim je spoljna površina rezervoara hlađena hladnom vodom, što je dovelo do kondenzacije para i stvaranja delimičnog vakuuma u rezervoaru. Nakon toga, voda je - na primjer, sa dna okna - usisana u rezervoar kroz usisnu cijev i nakon uvođenja sljedećeg dijela pare izbačena.

Prvu parnu mašinu sa klipom napravio je Francuz Denis Papin 1698. godine. Voda se zagrevala unutar vertikalnog cilindra sa klipom, a nastala para je gurala klip prema gore. Kako se para hladila i kondenzovala, klip se pomerao prema dole pod uticajem atmosferskog pritiska. Pomoću sistema blokova, Papenova parna mašina mogla je pokretati različite mehanizme, kao što su pumpe.

Napredniju mašinu je 1712. godine napravio engleski kovač Thomas Newcomen. Kao i u Papinovoj mašini, klip se kretao u vertikalnom cilindru. Para iz kotla je ušla u podnožje cilindra i podigla klip prema gore. Kada se u cilindar ubrizgava hladna voda, para se kondenzuje, stvara se vakuum u cilindru, a pod uticajem atmosferskog pritiska klip pada. Ovaj obrnuti hod uklonio je vodu iz cilindra i, kroz lanac spojen na klackalicu koja se kretala kao zamah, podigao šipku pumpe prema gore. Kada je klip bio na dnu svog hoda, para je ponovo ušla u cilindar, i uz pomoć protivteže pričvršćene na šipku pumpe ili klackalicu, klip se podigao u prvobitni položaj. Nakon toga, ciklus se ponovio.

Newcomen mašina je bila u širokoj upotrebi u Evropi više od 50 godina. 1740-ih, mašina sa cilindrom dužine 2,74 m i prečnika 76 cm završila je za jedan dan posao koji je tim od 25 ljudi i 10 konja, koji je radio u smjenama, završio za sedmicu. Pa ipak, njegova efikasnost je bila izuzetno niska.

Industrijska revolucija se najjasnije očitovala u Engleskoj, prvenstveno u tekstilnoj industriji. Nesklad između ponude tkanina i brzo rastuće potražnje privukao je najbolje dizajnerske umove na razvoj strojeva za predenje i tkanje. Imena Cartwrighta, Kaya, Cromptona i Hargreavesa zauvijek će ostati zapisana u historiji engleske tehnologije. Ali mašine za predenje i tkanje koje su stvorili bile su potrebne kvalitativno nove, univerzalni motor, koji bi kontinuirano i ravnomjerno (to je upravo ono što vodeni točak ne bi mogao pružiti) dovodio mašine u jednosmjerno rotacijsko kretanje. Tu se u svom svom sjaju pojavio talenat slavnog inženjera, "čarobnjaka iz Greenocka" Jamesa Watta.

Watt je rođen u škotskom gradu Greenock u porodici brodograditelja. Radeći kao šegrt u radionicama u Glazgovu, Džejms je u prve dve godine stekao kvalifikacije gravera, majstora za izradu matematičkih, geodetskih, optičkih instrumenata i raznih navigacionih instrumenata. Po savjetu svog ujaka profesora, James je upisao lokalni univerzitet kao mehaničar. Ovdje je Watt počeo raditi na parnim mašinama.

James Watt je pokušao poboljšati Newcomenov parno-atmosferski motor, koji je općenito bio prikladan samo za pumpanje vode. Bilo mu je jasno da je glavni nedostatak Newcomenove mašine naizmjenično grijanje i hlađenje cilindra. Godine 1765. Watt je došao na ideju da bi cilindar mogao ostati konstantno vruć ako se prije kondenzacije para preusmjeri u poseban spremnik kroz cjevovod s ventilom. Osim toga, Watt je napravio još nekoliko poboljšanja koja su konačno pretvorila parnu atmosfersku mašinu u parnu mašinu. Na primjer, izumio je mehanizam šarke - "Vattov paralelogram" (nazvan tako jer dio karika - poluga uključenih u njegov sastav - formira paralelogram), koji je povratno kretanje klipa pretvarao u rotacijsko kretanje glavne osovine. Sada bi razboji mogli da rade neprekidno.

Godine 1776. testirana je Wattova mašina. Njegova efikasnost je bila dvostruko veća od Njukomenove mašine. Godine 1782. Watt je stvorio prvi univerzalni parni stroj dvostrukog djelovanja. Para je ulazila u cilindar naizmjenično s jedne, pa s druge strane klipa. Stoga je klip vršio i radni i povratni hod uz pomoć pare, što nije bio slučaj u prethodnim mašinama. Budući da je kod parne mašine sa dvostrukim dejstvom klipnjača vršila akciju vuče i guranja, prethodni sistem pogona lanaca i klackalica, koji je reagovao samo na vuču, morao je biti redizajniran. Watt je razvio sistem spojenih šipki i koristio planetarni mehanizam za pretvaranje povratnog kretanja klipnjače u rotacijsko kretanje, koristio je teški zamašnjak, centrifugalni regulator brzine, disk ventil i manometar za mjerenje tlaka pare. „Rotaciona parna mašina“ koju je patentirao Watt prvo je bila široko korišćena u fabrikama za predenje i tkanje, a kasnije i u drugim industrijska preduzeća. Wattov motor je bio pogodan za bilo koju mašinu, a izumitelji samohodnih mehanizama su to brzo iskoristili.

Wattova parna mašina bila je zaista izum stoljeća, označavajući početak industrijske revolucije. Ali pronalazač se tu nije zaustavio. Susjedi su više puta začuđeno gledali kako Watt juri konjima po livadi, vukući posebno odabrane utege. Tako se pojavila jedinica snage - konjske snage, koja je naknadno dobila univerzalno priznanje.

Nažalost, financijske poteškoće natjerale su Watta, već u odrasloj dobi, da radi geodetska istraživanja, radi na izgradnji kanala, gradi luke i marine i konačno uđe u ekonomski ropski savez s poduzetnikom Johnom Rebeckom, koji je ubrzo doživio potpuni finansijski kolaps.