第八百九十六章 艰巨的优化任务
作者:南宫我梦   汉末第一兵法家最新章节     
    对水力的利用只需要两个齿轮就可以胜任生产,水力解决了磨面所需的人力畜力,可,缺磨啊,豆子的事仍没解决。

    粉碎机的效率不如磨盘的原因在于,粉碎机转速不够,转速不够的原因在于,人力和畜力无法达到足够高的转速,成功利用了水力,使得粉碎机的高速旋转成为了可能。

    几日后,匠人们打造了两片巨大的木质齿轮,李孟羲带着人个工具第三次来到了小溪边。

    水车,齿轮,还有粉碎机,全部安装好之后,在水流的作用下,水车开始启动,带动着粉碎机以同样的转速开始启动。

    水流的速度确实不慢,有相当于畜力两倍的速度,可似乎这个速度仍然不够。

    李孟羲站在小溪边,看着哗啦啦流淌的溪水,提高粉碎机转速的方法,会有哪些呢?

    用控制变量法对所有因素加以分析。

    在水车与轮盘粉碎机这一组工具中,构成因素包括,水,水车,齿轮,粉碎机轮盘。

    水有水质,水流流动方向,水流量,水流速度,水流落差等区别。

    水质对水车无多大影响。

    水流流动方向,似乎水流方向完全与水车转动方向一致时,水流的作用会发挥到最大,反之,假如水流方向跟水车相互倾斜,倾斜的流水对桨页产生的力量会弱上很多。

    李孟羲不由朝面前小溪看去,小溪蜿蜒曲折左拐右拐的。

    再转头看向水车,水车恰好架在水弯处,那里的水流相比水车是斜着的。

    水流不直,水流撞在曲折水道上力量会不停冲击到岸上,水的力量会被不停的分散。且,水流方向如果倾斜于水车,水的力量将减弱好几成。

    李孟羲猜测,就水流方向这一点,若有足够笔直的河道,若水流的方向跟水车完全平行,达到这样程度,估计可提升一成的效率。

    于水的因素,除方向,还有水流量,水越大,冲劲越足,这毫无疑问。

    于水的速度,水速越快,会驱使着水车转的越快,这毫无疑问。

    于水流落差,高处砸下来的水流具有更强大的动能,这是极好的提高水速的方式。

    所以,在水车——粉碎机系统中,于水这个因素提升效率的方法有了,可以筑坝,提高水位,提升水流速度,然后,修整河道,使河道尽可能笔直,使水流的力量尽可能少的消耗,水车安装时,水车要尽可能平行于水流方向。

    于水流量这一点,水流量大小似乎跟水车入水深浅有关,水车太高,超出水面,等于无水,水车入水太浅,等于水流量极小,水车完全没入水中,则似乎水车都转不动了。

    那,对水车来说,最佳的入水深度,该是怎样?

    入水深度跟桨叶有关?还是跟水车有关?还是都有关?

    如果只跟桨叶有关,那桨叶入水多少,水力利用效率最高?

    如果是跟水车有关,那水车入水深度等于水车半径多少时,水力利用最高?

    水车形制简单,就一种圆形,桨叶则就复杂了。

    要想测试最佳入水深度,得先统一桨叶,得先找到最佳的桨叶外形才行。

    ——

    在水车系统中,除了水的因素,第二个因素,是水车。

    那,水车本身对效率影响因素,会有哪些?

    不知道,不妨分析所有因素。

    一架水车,其本身的所有变量有,水车材质,水车大小,水车厚薄,水车轮轴,水车支撑辐条。大抵这些。

    于材质,越轻的材质转的越快。

    于水车大小,水车越大效率越高还是越小效率越高,不知,但除效率,有另一个不得不考虑的因素——制造难度。越大的水车需要的木头越长,水车过大的时候,就不得不使用大量的隼接结构,在水车的整个木加工过程中,隼接过程无疑最是费时费力。所以,从生产难度和制作效率来考量,水车不是越大越好,也不是小了好,而是能兼顾制作效率和水力利用效率两点的最好。

    于水车厚薄,水车厚薄跟效率有何关系,不能知。

    于水车轮轴,水车轮轴跟普通车辆轮轴是一个东西,提高轮轴效率的方法是,轮轴里涂上一点油降低摩擦力,或者是,变滑动摩擦为滚动摩擦,李孟羲脑海中突然想起了一个极其重要的部件。

    古代的车辆,是一根木头硬磨的,是没有滚动轴承的。

    车轮的行驶过程中,车轮与地面是一个摩擦力,车轮与车轴又是一个摩擦力。

    李孟羲依稀记得,一般情况下,滑动摩擦力是滚动摩擦力的三倍。

    三倍摩擦力意味着,如果把木头车轴换成钢珠轴承,那不需要增加其他任何改进,不需要增添任何动力,直接就可使车辆运载力提升三倍。

    没有钢珠轴承,一个人拉着木轴车辆,他只能拉三百斤,而只需要换个钢珠轴承,直接能拉的动至少一倍于此的重物。

    做以分析,人拉车的力量,所受到的阻力有两个,一个是,车轮与地面的摩擦力,一个是车轮与车轴的摩擦力。

    滚珠轴承能直接使其中一个摩擦力缩小三倍,使车整体的摩擦力锐减,也从而使得同样的力量,人可以拉的动更重的车。这就好比,在冰面上人能把极重的物品给推动,这是一样的道理。

    从这一点,轴承是车辆最重要的部件。

    小小一个轴承,其作用不亚于马鞍马蹬之于马匹的作用。

    轴承虽小,可小小一个轴承,可使任何一个车辆的运载力平添三倍,这可是三倍!

    李孟羲突然就意识到了,钢珠轴承乃是神器。滚珠轴承似乎也并不难造,农村的架子车,似乎就是一个槽里边加上几个大钢珠,因为结构简单粗糙,时不时总有钢珠会掉出来。

    彷照农村的滚珠轴承,制造难度只在钢珠这里。

    所以,钢珠该怎么造?

    如果再早一些,李孟羲不知道造圆珠技术。可不久前,为给河蚌种珍珠的时候,陶匠们发明了板槽造珠法。

    所谓板槽造珠法,在两个木板上各刻出半个圆珠,然后,把一团泥放到槽上,两个板一合,相互滑动摩擦着,不一会儿,泥巴就被团成圆的了。

    陶匠们用板槽法制作的泥丸非常的圆润,从形状来说,已经能满足制造钢珠的需要了。

    但此中有一个问题,泥丸不需要太大的强度,钢珠却要承载着车体巨大的重量,板槽法制造的钢珠结构必定疏松脆弱,似不堪承担起车辆的重负。可要是用锻造的方法,用锤子去砸出一个标准的圆球,这加工难度大到逆天。

    用其他方法,制造不了足够圆的钢珠,用板槽法可以制造出足够圆的钢珠,钢珠强度却不够,而要想通过锻打方式增加钢珠的强度,却又势必要破坏钢珠的形状,补救强度的方法,就只剩热处理,只剩淬火、渗碳这两种有限的方法。

    当李孟羲想到,板槽法生产的钢珠可能不堪作为大型车辆的轴承来用,但,用在其他地方倒是完全可以。

    板槽钢珠不足以支撑起一车重物的重量,但水车要轻的多,且水车还有一部分在水里,重量就更轻了,板槽钢珠或许能承受的住。

    于水车,轮轴这一因素,钢珠的加入,可将水车效率再提升一截。

    ——

    于齿轮,齿轮这东西李孟羲既熟悉又陌生,熟悉是因为,他已经知道两个垂直齿轮可以将水车与磨盘联动,但除此以外,他不再知道任何和齿轮有关的知识了。

    对于完全陌生的东西,探究方法仍是那个方法,控制变量法。

    于一个齿轮而言,其变量有,材质,大小,形状,厚薄,齿数,齿的分布,齿的长短,齿的形状,齿的宽窄,大抵这么些变量。而这些所有变量对齿轮有怎样的影响,李孟羲全然不知。

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    这需要巨量的测试,需要收集巨量的数据,才能在数据当中找到规律。

    这还只是单个齿轮所需的测试。

    齿轮又是联动使用的部件,两个齿轮之间,不同形状的齿轮放到一起,不同大小的齿轮放到一起,不同齿数的齿轮放到一起,这其中又有怎样的关联,这全然不知道。

    大概有近一百个测试点,而每一个测试点,最少也要有三十种不同样本,再考虑到为尽可能排除偶然。降低误差,每一个样本要设计几百个数据。

    通算下来,在水车——齿轮——齿轮——粉碎机这一个系统中,最少需要做三百种不同的零部件,而需收集的数据,六十万个朝上。

    李孟羲站在水边,迷茫了一下。

    六十万个数据啊……

    他转头,看向一旁围着磨盘看的饶有兴致的匠人们,“你们想跟我学学问吗?”李孟羲问。