Кіріспе
Теміршілік құралдың түрі – трип-шекеш, сондай-ақ көлбеушекеш немесе шүмекеш деп те аталады, бұл үлкен қуатты соққылы балға. Трип-шекештер дәстүрлі түрде ауыл шаруашылығында астықты соғу, қабығын алу және жылтырату үшін қолданылған. Тау-кен өндірісінде металл кендерін ұсақ бөлшектерге ұсақтау үшін пайдаланылған, бірақ бұл мақсатқа штамптық диірмен көбірек қолданылған. Олар балқытылған темірден жасалған бұталарды шикізатпен өңделетін темірге айналдыру үшін де қолданылған. Сондай-ақ, олар қазылма темірден, латуньдің ерте түрі – латтаннан, болаттан және басқа металдардан түрлі бұйымдар жасауда пайдаланылған. Бір немесе бірнеше трип-шекеш балғалы диірмен, балғалы балға немесе балғалы цех деп аталатын балғалы цехта орнатылған. Балғалар әдетте білік арқылы көтеріліп, содан кейін гравитация күшімен төмен түсірілген. Тарихи тұрғыдан алғанда, трип-шекештер көбінесе су доңғалағы арқылы гидравликалық түрде қуаттандырылған. Трип-шекештер Батыс Хан әулеті кезінде Қытай империясында қолданылғаны мәлім. Олар сондай-ақ сол кездегі грек-рим әлемінде де болған, ортағасырлық Еуропада 12 ғасырда олардың қолданылуына көптеген дәлелдер бар. Өнеркәсіптік революция кезінде трип-шекештер қолданыстан шығып, қуатты балғалармен алмастырылды. Көбінесе бірнеше балғалар орталықтан қуаттандырылатын желілік біліктер, шкивтер мен белбеулер арқылы қуаттандырылған.
A trip hammer, also known as a tilt hammer or helve hammer, is a massive powered hammer. Traditional uses of trip hammers include pounding, decorticating and polishing of grain in agriculture. In mining, trip hammers were used for crushing metal ores into small pieces, although a stamp mill was more usual for this. In finery forges they were used for drawing out blooms made from wrought iron into more workable bar iron. They were also used for fabricating various articles of wrought iron, latten (an early form of brass), steel and other metals. One or more trip hammers were set up in a forge, also known variously as a hammer mill, hammer forge or hammer works. The hammers were usually raised by a cam and then released to fall under the force of gravity. Historically, trip hammers were often powered hydraulically by a water wheel. Trip hammers are known to have been used in Imperial China since the Western Han dynasty. They also existed in the contemporary Greco Roman world, with more evidence of their use in medieval Europe during the 12th century. During the Industrial Revolution the trip hammer fell out of favor and was replaced with the power hammer. Often multiple hammers were powered via a set of line shafts, pulleys and belts from a centrally located power supply.
Қытай
Көне Қытайда шүберек пен иектің қолданылуынан трип-шекеш пайда болды, ол өз кезегінде баспалдақпен жұмыс істейтін еңкейту шекешке (қытайша: 碓, пиньинь: duì; Уэйд Джайлс: tui) әкелді. Соңғысы – бір жағынан аяқ күшімен қысым жасап жұмыс істететін тетік және негізгі айналмалы біліктегі бірнеше тұтқалары бар қарапайым құрал. Бұл құрылғы астықты ұсату және жылтырату процесін жеңілдетіп, қолмен ұру қажеттігін жойды. Қытай тарихшылары оның тамыры Чжоу әулетіне (б.з.д. 1050–221 жж.) дейін жететінін айтса, британдық синолог Джозеф Нидхам бұл құрылғыны ең алғаш сипаттаған мәтіндерді б.з.д. 40 жылғы «Jijiupian» сөздігі, б.з.д. 15 жылғы Ян Сюнның «Fangyan» еңбегі және б.з. 20 жыл шамасындағы Хуан Танның «Xin Lun» трактаты деп санайды (Уан Манның билігі тұсында). Соңғы кітапта аңызға айналған Фу Си патшасының шүберек пен иектің (кейін еңкейту шекешке, содан кейін трип-шекешке айналған) ойлап тапқаны айтылады. Автор мифологиялық Фу Си туралы айтса да, оның жазбасының бір бөлігі су доңғалағы мен трип-шекештің б.з. 1 ғасырында Қытайда кеңінен қолданылғанын көрсетеді (сумен жұмыс істейтін қытай металлургиясы туралы Дю Шиге қараңыз): Фу Си өте пайдалы шүберек пен иекті ойлап тапты, кейін ол жетілдіріліп, еңкейту шекешін (tui) аяқпен басу арқылы тиімділігі он есе артты. Содан кейін малдың (есек, қашыр, өгіз, жылқы) күші, сондай-ақ су күші ұсату үшін қолданылып, пайданы жүз есеге арттырды. Дегенмен, бұл үзіндідегі және Хан дәуіріндегі басқа да ертедегі сілтемелерде су тіреуіші емес, трип-шекеш туралы айтылуы мүмкін. Кейінгі зерттеулер, гидравликалық балғаларды бейнелейтін Хан дәуіріне тән жерлеу заттарына сілтеме жасап, Хан әулеті кезінде тік су доңғалақтары трип-шекештердің батареясын қуаттандырғанын дәлелдеді. Осы сипаттамадан көрінетінідей, шүберек пен иектің (duì, tui) ескі қытайша атауы жақын арада сумен жұмыс істейтін трип-шекештің қытайша атауымен алмастырылатын болады. IV ғасырға қатысты қытай мәтіндерінде жүздеген трип-шекеш машиналарын иеленген және пайдаланған адамдар туралы жазбалар бар, мысалы, құрметті математик Ван Ронг (306 ж. қайтыс болды), Дэн Ю (326 ж. қайтыс болды) және Ши Чонг (300 ж. қайтыс болды), олар Қытайдың отыздан астам мемлекеттік ауданында жүздеген трип-шекештердің жұмысына жауапты болды. Тан әулеті (618–907 жж.) және Сун әулеті (960–1279 жж.) кезінде трип-шекештерге қатысты көптеген сілтемелер бар, ал Мин әулеті (1368–1644 жж.) Фуцзянь провинциясының қағаз фабрикаларында трип-шекештердің қолданылуы туралы хабарлайды. Қытайдағы трип-шекештер кейде тиімді тік су доңғалағымен қуаттандырылса да, қытайлықтар көлденең су доңғалағын трип-шекештерді жұмыс істетуде, сондай-ақ жатып тұрған балғалармен бірге жиі қолданды. 1313 жылы Ван Чжэннің «Nong Shu» кітабында жатып тұрған балғаның суреті жарияланды, ол Қытайдағы ежелгі және ортағасырлық металлургия туралы мәліметтерді қамтиды. 1637 жылы Сунь Инсинг (1587–1666) жазған энциклопедияда да трип-шекештердің суреттері болған. Қытайдағы камераны пайдалану көлденең типпен шектелген және тек күріштің қабығын және кейінірек слюданы ұнтақтауға, қағаз фабрикаларына және пилорамаларға арналған «машиналардың шағын түрлеріне» ғана қатысты, ал толу машиналары, кен ұнтақтағыштар немесе балғалар белгісіз болды. Алғашқы камералар б.з.д. III ғасырдағы сумен жұмыс істейтін автоматтарда кездеседі. Әсіресе, гректердің бір автоматы, оның механизмін Бану Муса сипаттаған, бірақ Пергелік Аполлонийге жатқызуға болады, сумен жұмыс істейтін трип-шекештер принципі бойынша жұмыс істейді. Римдік ғалым Плиний (Табиғи тарих XVIII, 23.97) біздің заманымыздың бірінші ғасырына қарай Италияда сумен жұмыс істейтін балғалардың кеңінен тарала бастағанын айтады: «Италияның көп бөлігінде су ағып жатқанда айналатын дөңгелектер мен балғалар, сондай-ақ, соққылаушы балғалар [mola] қолданылады». Кейбір ғалымдар бұл үзіндіде су диірмені туралы айтылғанын есептесе, кейінірек ғалымдар мола дәнді ұнтақтау үшін пайдаланылған сумен жұмыс істейтін трип-шекештерді білдіреді деп дәлелдеді. Алайда, Помпонийдің фрагментті мәтінін аудару қате болуы мүмкін екендігі және моланың диірмен немесе диірмен тасын білдіретін аудармасына сүйенгені айтылды, оның орнына сумен жұмыс істейтін трип-шекеш туралы мәлімдеме жасалды. Астық ұнтақтағыштар, сондай-ақ қарапайым су диірмендері, б.з. 5 ғасырының ортасына дейін Романус Кондаттың шалқарына салынған монастырьда кездеседі, бұл трип-шекештер туралы білім ерте орта ғасырларда да сақталғанын көрсетеді. Трип-шекештердің ең кең қолданылуы римдік кен өндіруде болды, онда терең кендерден алынған кендерді одан әрі өңдеу үшін кішкентай бөліктерге ұсататын. Мұнда, тас тіреуіштеріндегі үлкен ойыстардың реттелігі мен арақашықтығы камерамен жұмыс істейтін кен ұнтақтағыштарды қолдануды көрсетеді, бұл кейінгі орта ғасырлық кен өндірудегі құрылғыларға ұқсас. Мұндай механикалық түрде деформацияланған тіреуіштер Батыс Еуропадағы, соның ішінде Уэльстегі Долакотиде және Иберия түбегіндегі римдік күміс және алтын кен орындарында табылды, ондағы мәліметтер б.з. 1 және 2 ғасырларына жатады. Долакотиде бұл трип-шекештер гидравликалық түрде жұмыс істеген, және басқа римдік кен орындарында да осылай болған болуы мүмкін, онда суды пайдалану және су ағындарының техникасы машиналарына қуат беру үшін кеңінен қолданылды. Алайда, испан және португал тіреуіштерінің ешқайсысы диірмен орындарымен байланыстырылмаған, бірақ көптеген кен орындарында су көздері және су жетектері болған, оларды оңай пайдалануға болар еді. 1116 және 1249 жылдарға қатысты француз деректерінде темірді соғу үшін механикалық трип-шекештердің қолданылуы тіркелген, ал суреттердегі балғалар шойыннан жасалған.
Fu Hsi invented the pestle and mortar, which is so useful, and later on it was cleverly improved in such a way that the whole weight of the body could be used for treading on the tilt hammer (tui), thus increasing the efficiency ten times. Afterwards the power of animals—donkeys, mules, oxen, and horses—was applied by means of machinery, and water power too used for pounding, so that the benefit was increased a hundredfold. However, this passage as well as other early references from the Han era may rather refer to a water lever, not a trip hammer. Later research, pointing to two contemporary Han era funeral wares depicting hydraulic hammers, proved that vertical waterwheels were used to power batteries of trip hammers during the Han dynasty. With his description, it is seen that the out of date Chinese term for pestle and mortar (dui, tui) would soon be replaced with the Chinese term for the water powered trip hammer (. In Chinese texts of the 4th century, there are written accounts of men possessing and operating hundreds of trip hammer machines, such as the venerable mathematician Wang Rong (died 306 AD), Deng Yu (died 326 AD), and Shi Chong (died 300 AD), responsible for the operation of hundreds of trip hammers in over thirty governmental districts throughout China. There are numerous references to trip hammers during the Tang dynasty (618–907 AD) and Song dynasty (960–1279), and there are Ming dynasty (1368–1644) references that report the use of trip hammers in papermills of Fujian Province. Although Chinese trip hammers in China were sometimes powered by the more efficient vertical set waterwheel, the Chinese often employed the horizontal set waterwheel in operating trip hammers, along with recumbent hammers. The recumbent hammer was found in Chinese illustrations by 1313 AD, with the publishing of Wang Zhen's Nong Shu book on ancient and contemporary (medieval) metallurgy in China. There were also illustrations of trip hammers in an encyclopedia of 1637, written by Song Yingxing (1587–1666). The Chinese use of the cam remained confined to the horizontal type and was limited to a "small variety of machines" that included only rice hulling and much later mica pounders, paper mills and saw mills, while fulling stocks, ore stamps or forge hammers were unknown. Early cams are in evidence in water powered automata from the third century BC. One Greek automaton in particular, a flute player whose mechanism was described by the Banu Musa but can be "reasonably" attributed to Apollonius of Perge, functions on the principle of water powered trip hammers. The Roman scholar Pliny (Natural History XVIII, 23.97) indicates that water driven pestles had become fairly widespread in Italy by the first century AD:
The greater part of Italy uses an unshod pestle and also wheels which water turns as it flows past, and a trip hammer [mola]". While some scholars have viewed this passage to mean a watermill, later scholarship argued that mola must refer to water powered trip hammers which were used for the pounding and hulling of grain. However, it has been pointed out that the translation of Pomponius' fragmentary text could be faulty, and relies on translating mola, which is often thought to mean either a mill or millstone, to instead refer to a water powered trip hammer. Grain pounders with pestles, as well as ordinary watermills, are attested as late as the middle of the 5th century AD in a monastery founded by Romanus of Condat in the remote Jura region, indicating that the knowledge of trip hammers continued into the early Middle Ages. The widest application of trip hammers seems to have occurred in Roman mining, where ore from deep veins was first crushed into small pieces for further processing. Here, the regularity and spacing of large indentations on stone anvils indicate the use of cam operated ore stamps, much like the devices of later medieval mining. Such mechanically deformed anvils have been found at numerous Roman silver and gold mining sites in Western Europe, including at Dolaucothi (Wales), and on the Iberian peninsula, where the datable examples are from the 1st and 2nd century AD. At Dolaucothi, these trip hammers were hydraulic driven and possibly also at other Roman mining sites, where the large scale use of the hushing and ground sluicing technique meant that large amounts of water were directly available for powering the machines. However, none of the Spanish and Portuguese anvils can be convincingly associated with mill sites, though most mines had water sources and leat systems which could easily be harnessed. Medieval French sources of the years 1116 and 1249 both record the use of mechanised trip hammers used in the forging of wrought iron. and those in pictures appear to be of cast iron.
Өлім
Бумен жұмыс істейтін құлату балғасы (кем дегенде ең ірі металл өнімдерін жасау үшін) еркін балғаны ығыстырды. Джеймс Насмит оны 1839 жылы ойлап тапты және 1842 жылы патенттеді. Дегенмен, сол кезде темір өнеркәсібінде металл соғу маңыздылығы төмендеді, себебі 18 ғасырдың соңынан бастап шлактан темір алу технологиясының енгізілуімен байланысты прокаттау стандары жақсарған еді. Соған қарамастан, металл тілімдеу үшін балғалар қажет болды.