书城历史明末之铁血中华
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第32章 运行蒸汽机

其实,这套润滑系统是刘少成与众学者研究了一整天才决定下来的。最理想的润滑系统是采用油泵。润滑油经油泵打入到多孔加油机,分别对汽缸与活塞连杆等进行润滑,同时各个汽室的阀杆也要进行润滑,当然如果是蒸汽机车或是蒸汽船时,还要为轮轴、热水泵等也进行供油润滑。刘少成早已查看过多种蒸汽机润滑方法,最终还是决定先采用这种最简单的方式,等到加工技术再提高一些之后,又或是蒸汽机的用途再广泛一些,再开始制造复杂的润滑系统也不迟。其实这种负压式油泵在一些老式磨托车上也有使用,通常磨托车的油箱都处于发动机的上方,因此当发动机燃烧一次后,会形成一个负压,这个负压达到一定程度之后,会将油箱开关打开,从而使得汽油流入化油器。刘少成与众工匠的设计也正是参考了这种负压工供油的方式。

此时,蒸汽机已达到了每分钟近130转的转速,也就是说活塞每秒种要往复运动两次,这比历史上的第一批蒸汽机已经要好上许多了。原历史上的第一批蒸汽机转速只有40多,也就是说活塞每秒种往复还不到一次,这也是由于当时的加工条件所限制的,但与刘少成比就就不同了,此时工厂中已有了车床,而且又有了极为超前的理念,其中更是用到了一些内燃机的设计与加工经验,又哪是瓦特等人能赶得上的呢?其实,世界上第一台蒸汽机出现之时,大部分零件都是由手工打造,因此每台蒸汽机的规格都不一样,也就是说零件并不通用。到了后来的瓦特蒸汽机出现时,由于加工工艺跟不上去,因此其热效率也是极低,根本赶不上工匠们设计制作的这六台蒸汽机,况且这些蒸汽机又是采用了钢铁材料与机械加工方法制造出来的,精度与耐磨性自是要好上许多。刘少成对于蒸汽机的转速还是比较满意的,因为即使到了二十世纪,大多数蒸汽机也就是这个转速,虽然也有极少数蒸汽机达到了两千多的转速,但那也是采用多个汽缸来实现的了。如果要将转速再提高一些,就需要提高蒸汽的压力,或是设计出多缸的蒸汽机,但刘少成此时并不准备开始多缸蒸汽机的研制,因为这会涉及到一个配汽的问题,如果采用单胀式做功,则热效率太低,如果采用多胀式做功,则又会使得汽道与阀门的设计极为复杂,以目前的加工技术尚难实现。

车间内的众人看得入神,外面锅炉房的两人也忙得不亦乐乎。此时锅炉的燃料早已加得充足,又在一人在旁边奋力地摇着鼓风机,但锅炉的压力却提高的不多,偶尔能看到压力指示器上升一下,但摇动鼓风机的人却已筋疲力尽了。至于蒸汽机的转速,也是始终稳定在130转左右,偶尔会上到150,但随着锅炉压力的下降,又重新回到了130的稳定状态。郑瑾旁边看得清楚,道:“公子,我认为应该再造出一台专门用于鼓风机的蒸汽机,如此一来便能使得鼓风机始终保持高速运转,从而使锅炉内的压力大增。”刘少成点头道:“理当如此。如今这锅炉与蒸汽机是分体设计的,倘若日后要设计一体式蒸汽机,也要考虑锅炉鼓风机的问题。”

接下来,几人又开始对蒸汽机的其它部件进行试验。郑瑾将进蒸汽机的进汽阀门关闭之后,蒸汽机也停止了运转,又过了不久,就听见锅炉房间传来“咝咝”的漏汽声,正是安全排汽阀在起作用了。然后他又试着将阀门调到不同的角度,只见蒸汽机也以不同的转速工作,而外面的泄汽阀也时开时闭地响应着,显然这套安全控制系统与进汽装置完全工作正常。最后,郑瑾又将进汽阀开到最大位置,空负荷工作了近半个小时之后,刘少成命人将蒸汽机停止,又叫众人拆下外层的隔热材料,准备对蒸汽机进行一次全面的检查。

郑瑾几人将变速箱的盖子取下,观察一阵之后,道:“公子,变速箱中的各个零件一切正常。由于每个连接件的转动轴与磨擦面一直在滴油润滑,因此并没有出现磨损现象,而齿轮的齿面与轴承部分也能够充分润滑。”于永江笑道:“这也是由于变速箱顶盖上设计的几个滴油漏斗,才能使得每个磨擦面都得以充分的润滑。”刘少成点了点头,又示意几人又将汽缸盖打开。等汽缸盖打开之后,众人又取出活塞,只见经过了一个小时的运转之后,缸壁已被磨得光亮无比,比刚安装时要好上许多,显然汽缸磨合得还是不错的。其实这也是因为汽缸采用直立式安放,因此活塞在运动过程中并未受径向作用力,从而使得活塞的各个方向都能得以充分磨合,而润滑油也能更为均匀地分布到各个磨擦面。

众人此时惊喜之极,没想到经过一个小时的高速运转之后,汽缸壁竟然比刚安装时更加光滑,而且汽缸与活塞的配合也更为紧密。此时刘少成也有些等不及了,忙又叫人将蒸汽机装好,准备带动车床进行试验了。几人又是一阵忙碌,终于将蒸汽机与车床的驱动轴连接起来,又在车床的卡盘上也夹装了工件。等到再次开机时,只见车床的主轴也已跟着转了起来,显然已比手工驱动的方式要快上许多倍了。当初手工驱动时,车床主轴的转速大约不到一圈,现在经过蒸汽机与车床的两级减速之后,已能达到将近五圈的转速。郑瑾早已在旁边将车刀慢慢地推进,只听得一阵切削声过后,工件表面已被车掉薄薄的一层。郑瑾又将车刀慢慢向车头方向移动,不一会儿就将整个工件粗车了一遍,所用时间竟然不到以前的四分之一!

围观的人早已惊得呆了,没想到蒸汽机驱动的车床竟然有如此效率。一时众人议论纷纷,已开始谈论着第三代车床的制作了,又有人建议马上将这种蒸汽机大批量生产,同时用到各个冶炼工厂与铸造厂的鼓风机上。刘少成在一旁笑而不语,心想蒸汽机的用途可不止于此,但此时尚未发展到那个阶段,一时也不便多说,笑道:“各位,眼下最重要的是为下一代的车床设计出变速系统。由于第二代车床没有设计离合与变速装置,因此只要驱动轴一转,车床主轴也自然会跟着转动。如此一来,车床主轴的转速要靠着蒸汽阀门来控制,显然是极不方便。另外,蒸汽机应该与变速箱分开设计,而不应像眼前这台机器一样将汽缸与变速箱做成一体,蒸汽机本身只是输出简单的圆周运动。”郑瑾一旁接口道:“公子所言极是。蒸汽机的活塞做的是往复直线运动,再由曲柄摇杆机构将直线运动转变为圆周运动。而变速箱是将蒸汽机的输出转速加以改变,从而适应不同的需求。以目前的情况来看,公子以前所说的标准化也该开始实施了。”众人听得连连点头,一时赞许之声四起。