第192章 起始
匠作坊前的交谈也只是插曲,在短暂的逗留后张显便径直去了胶坊。
胶坊之中较往日更显急促,匠人们挥汗如雨。
坊内深处,一处被临时隔出的工研区气氛尤为凝重。
张显进来以后褪去了锦袍,只着一身靛青色的短打,袖口挽至肘部,露出精壮的小臂。
他面前巨大的木案上,铺满了用炭笔绘制密密麻麻的图纸。
图纸线条复杂,标注着各种尺寸和奇特的符号,正是他脑海中那台“未来视野”所见的蒸汽机分解图。
老何,孙陶,鲁大,以及几位胶坊最顶尖的铁匠,陶匠,木匠围拢在案边,眼神专注中带着一丝迷茫。
他们能看懂单个零件的形状,却难以理解这堆铁疙瘩组合起来后的作用。
“主公,这…这铁肚子如此巨大,内壁需得光滑如镜,还要承受那‘蒸汽’的巨力挤压,寻常铸铁怕是……”
老何指着图纸上一个圆筒状的核心部件,眉头紧锁。
他亲手铸造过无数农具,兵器,甚至水轮轴心,但如此要求精密的封闭腔体,实属首次。
“那叫气缸。”
张显开口,拿起一块他们之前用新法铸造的灰口铸铁样品,掂了掂。
“这个是关键,我们要改进铸模工艺,内模要用最细腻的粘土混合石墨粉反复打磨烘烤。”
“浇铸时铁水温度,冷却速度必须严格控制,避免砂眼,气孔,铸成后,内膛还需老孙你带着人以手工细细研磨,务必平滑!公差…嗯,就是尺寸误差,必须控制在毫厘之间!”
他用手比划着一个极小的缝隙。
“嘶…”老何和孙陶同时吸了口气,这要求近乎苛刻。
不过孙陶还是咬牙应承下来。
“主公放心,小老儿豁出这把骨头,也要把这‘铁肚子’给你磨出来!”
“气缸!那叫气缸!”
“还有这活塞。”张显再次解释了一番,然后指向图纸中气缸内上下移动的部件。
“它要在气缸里严丝合缝地滑动,既不能太紧卡死,也不能太松漏气,活塞本身用精铁打造,关键是这活塞环!”
他拿起旁边一块深黑色坚韧而富有弹性的硫化橡胶片。
“这东西现在已经能耐受高温蒸汽而不软化变形,我们要将它切割成细环,然后嵌入活塞顶部的凹槽内。”
张显拿起一个木制的活塞模型比划着:“橡胶环受压会向外膨胀,紧紧贴住气缸内壁从而形成密封!这就是解决漏气的关键!”
橡胶的成功硫化,是蒸汽机实用化的基石。
鲁大看着那神奇的橡胶片,啧啧称奇:“主公神技!”
“拍马屁的话等做完了这个以后再说。”
张显瞪了一眼鲁大。
又指向连接活塞旁边的连杆和巨大的飞轮,
“活塞上下运动,通过连杆带动曲轴转动,曲轴再带动飞轮,飞轮厚重,储存转动之势,能使机器运转更平稳,输出力量,就跟水车一样,只不过无需再借用水流之力。”
他用手臂模拟着连杆带动曲轴转动的动作,匠人们随着他的动作,眼神渐渐亮了起来,似乎捕捉到了一点机械联动的韵律。
“那这锅…”
一个负责打造大型容器的铁匠指着图纸上最庞大的部分。
那口巨大的带炉膛的密封铁锅:“要烧水产生足够的‘蒸汽’,还要承受巨大压力,这铁壳得多厚才够?万一炸了…”
“问得好!”张显神色凝重。
“这就是重中之重,性命攸关的事!锅炉必须用最好的熟铁反复锻打,确保质地均匀无瑕疵。
结构设计上,我们要加厚炉膛和蒸汽聚集区的钢板,在顶部设置关键的‘安全阀’!”
他指着图纸上一个精巧的杠杆结构:“当锅炉内蒸汽压力超过预设极限,这个阀门会被顶开,自动泄放蒸汽,避免爆炸,此阀关乎全坊安危,必须万无一失!其弹簧力度需反复测试校准!”
“诺!”
一众大匠齐声应下。
接下来的日子,胶坊成了并州科技的最前沿,日夜灯火通明,锤声不息。
老何几乎吃住在熔炉旁。
他指挥匠人用最细腻的河沙混合耐火粘土,石墨粉,反复捶打,塑形,烘烤,制作出光滑无比的气缸内模。
每一次浇铸都如同仪式,铁水温度用特制的观火镜严格把控。
巨大的气缸毛坯在沙坑中缓缓冷却,匠人们的心也跟着悬着。
冷却后,他们小心翼翼地剥去外模,孙陶便带着几个最细心的徒弟上场。
他们用油浸泡的细石,以及特制的长柄磨具,一点点,一寸寸地研磨内壁。
研磨声沙沙作响,持续了数个日夜。
最终,当手指滑过那光滑微凉的内壁时,孙陶布满血丝的眼睛里终于露出了笑容。
另一边曲轴,连杆,飞轮轴等转动部件,对强度和同心度要求更是极高。
匠人们利用张显弄出来的,用水轮动力的简易镟床,配合卡尺和角尺,小心翼翼地车削,打磨。
每一个部件的重量平衡都进行了反复校验。
公差的概念被张显反复强调,匠人们从最初的不解,到后来渐渐明白了严丝合缝的重要性。
事实证明人手依旧算是最精密的仪器,哪怕没有后世诸多的器具,这个时代的匠人们依旧可以凭借他们的双手打造出合适的东西。
且精度不差。
鲁大则负责起了橡胶件的切割与安装。
硫化橡胶被裁成精确的窄条,嵌入活塞顶部的凹槽,形成弹性十足的密封环。
他还用橡胶片制作了关键的管道连接密封垫圈。
看着这些弹性十足,耐磨耐热的黑疙瘩成为机器的一部分,鲁大感觉无比神奇。
而锅炉的制造是最耗材耗力的。
厚实的熟铁板在水力锻锤下反复锻打延展,再由技艺最高超的铁匠铆接成型。
炉膛内部结构虽算不上复杂,但烟道设计,受热面积最大化都需反复推敲。
那小小的安全阀,更是由张显亲自督造,杠杆的支点,配重的计算,阀门的贴合度,一丝一毫都不敢马虎。
六月中旬,所有的核心部件终于摆在了巨大的装配平台上。
老何,孙陶,鲁大等核心匠人屏息凝神站在前方。
张显亲自指挥。
“上底座!对正!”
“吊装锅炉!小心!”
“气缸就位!注意与连杆的连接销!”
“飞轮!慢点,对准曲轴端头!”
“连接进汽管,排汽管!橡胶垫圈务必压紧!”
沉重的钢铁部件在滑轮组的辅助下缓缓移动,对接。
锤子轻轻敲打着定位销。
汗水浸透了每个人的衣衫。
每一次对接成功,都引来一阵压抑的欢呼。
当最后一个部件被装配紧实,一台通体黝黑,结构复杂,充满力量感的钢铁巨兽,静静地匍匐在了场地中央。
它由坚固的铁架支撑,锅炉庞大敦实,气缸笔直矗立,飞轮厚重无比,连杆和曲轴精细,各种管道蜿蜒连接。
尽管工艺远谈不上精美,处处可见手工锻打的痕迹和铆接的疤点,但在场所有人都能感受到它所蕴含的力量。
“加水!点火!”张显的声音带着一丝不易察觉的颤抖。
学徒们迅速向锅炉内注入清水,水位达到预设高度。
炉膛内,干燥的木柴被点燃,很快加入了精煤。
鼓风机在人力驱动下,将强劲的气流送入炉膛,火焰瞬间由红转白,发出呼呼的咆哮声,舔舐着锅炉底部。
时间在焦灼的等待中流逝。
场内寂静无声,只有炉火的咆哮和锅炉内水被加热时细微的咕噜声。
所有人的目光都紧紧盯着锅炉上的压力表。
那是张显设计的简易装置,利用一根铜管连接锅炉,末端是一个带有刻度的温度计。
这个是他用体温表逆推出来的技术,制作难度甚至比眼前的这台蒸汽机还高。
压力表的水银柱刻度线缓缓升高。
老何死死盯着安全阀,手心全是汗。
孙陶则反复检查着气缸活塞的连接处。
鲁大则紧张地看着那些橡胶密封垫圈的位置。
“压力…压力在升了!”负责观察压力表的学徒喊道。
只见那水银柱,正以一种缓慢但坚定的速度,向上攀升。
一格,两格…逐渐接近了张显预设的工作压力刻度线。
突然!
“噗嗤——!”
气缸顶部的由张显设计的简单滑阀机构,由飞轮轴通过凸轮带动的进气阀门,猛地被一股强劲的蒸汽冲开!
炽热的白雾瞬间喷涌而出,发出尖锐的嘶鸣!
“动了!连杆动了!”眼尖的匠人失声惊叫!
就在蒸汽喷入气缸顶部的刹那,巨大的活塞仿佛被一只无形的巨拳狠狠砸下,猛地向下运动!带动着粗壮的连杆,狠狠地拽动了曲轴!
“轰——咔哒!
沉重的曲轴在巨大的推力下,发出了令人牙酸的金属摩擦与承重声!这一动,仿佛打开了力量的闸门!飞轮那巨大的惯性轮缘,在连杆的持续推动下,开始克服最初的摩擦力,一点一点地加速转动起来!
“呜——嗡——!”
低沉而震撼的轰鸣声,如同沉睡巨兽的初醒咆哮,瞬间盖过了胶坊内所有的噪音!
飞轮越转越快,沉重的轮体带起了呼啸的风声!曲轴带动连杆,连杆又推动活塞,活塞在气缸内开始了规律而有力的往复运动!
进汽阀和排汽阀在凸轮的控制下,按照精确的节奏开合,每一次开合都伴随着一股强劲蒸汽的喷射声和排放声。
“成了!成了啊!”老何激动得老泪纵横,噗通一声跪倒在地,他一生与火与铁打交道,从未想过有生之年能见证如此神迹!
孙陶双手颤抖地抚摸着温热的,正在高速往复运动的气缸外壳,感受着那澎湃的脉动,喃喃自语:“活了…这铁疙瘩…真的活了!”
张显站在轰鸣的钢铁巨兽旁,感受着地面传来的微微震动。
他眼中同样闪烁着激动的光芒,但更深邃的是对未来的无限憧憬。
这粗糙的初号机,是点燃工业的第一颗火星!
“静一静!”张显抬手压下众人的欢呼,声音在机器的轰鸣中依然清晰。
“这‘初号机’,只是第一步!它证明了道路的正确!”
他走到飞轮旁,指着飞轮轴上预留的巨大皮带轮:“看到这个了吗?我们要用它,把力量传递出去!取代部分水轮,驱动更多的锻锤,轧辊,甚至未来的纺纱机,织布机!”
“主公智绝天下!”众人齐声高呼,眼中燃烧着前所未有的热情。
初号机的成功,并未让张显停下脚步。
他深知,一台原型机远远不够。
技术的生命在于迭代与推广。
接下来的日子,他依旧是上午办公下午科研,只不过睡的时间越来越短。
他与老何,孙陶,鲁大等核心团队一起,投入了紧张的改进与复制工作。
针对初号机暴露的问题,张显提出了标准化。
他亲自制定了核心部件,如气缸内径,活塞直径,连杆关键接口尺寸,飞轮轴径等的基准尺寸和允许的公差范围。
要求后续制造的同类部件,必须符合这个标准,以实现初步的互换性。
为此,他还为匠人们制作了多套标准的量规和卡板,用于快速检验零件是否合格。
这极大地提高了后续机器的装配效率和维修便利性。
老何改进了气缸铸造配方,尝试添加其他金属以铸造合金,用来提高铸铁的强度和韧性,减少脆性。
这一点张显倒是也能帮忙,他早就将自己带到这个时代的现代物品进行了逆推,其中就有不少合金的配方。
只不过这些都是机密中的机密,老何知晓了这些今后也只能接受更为严密的保护了。
孙陶负责改进了内膛研磨的工具和方法,效率更高,精度更好。
鲁大优化了橡胶密封环的形状和安装方式,减少摩擦阻力,提高密封寿命。
而在确保可靠性的前提下,张显指导团队开始设计制造功率稍小的贰号机和叁号机。
目标是将它们的普适性提高,运用面扩广,用于驱动轧辊机,大型锯木机等对持续稳定动力需求高的设备,同时积累小型化经验,为未来更广泛的应用如矿山抽水,纺织打下基础。
小型化带来了新的挑战,如更精密的小型气缸铸造,更紧凑的传动布局,但也迫使工匠们几乎每天都要抽出一两个小时来听张显的机械课程。
(本章完)
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