2.33 蒸汽机 I (第1/3页)

    以火炮厂的生产能力要铸造出锅炉自然不是什么难事。早在几日前，蒸汽机的锅炉就已完成了铸造。这台锅炉看起来与李不伟所设计的完全一样，长度大约为两米，高度与宽度分别为一米左右，两端是类似球形的顶盖，一些连接处用铜质锣栓连接，又在连接面上加入了多层软铜质密封圈，从外表上看起来基本上类似一个油罐的形状。不过这个油罐的中间设计了一个燃烧室，燃烧室的正上方又有烟囱。当木炭在锅炉腹腔中燃烧时，会从锅炉的内部将水加热，同时木炭燃烧所产生的烟气又可以对蒸汽进行二次加热，基本上已将木炭燃烧时所发出的热量最大限度地利用起来。当然，李不伟深知这种锅炉的效率还是极低，日后有了更好的加工设备之后，一定要将锅炉重新设计一番。

    那台旧车床早已不再用于零件加工，此时正在被新来的几十个车工当作练手之用。这几十人轮流使用脚踏式绞盘驱动车床，其余人便在车床前练习各种车工技术，当铁制毛坯件数量不足的时候，便会有人去找些木头前来练习，显然这台旧车床又有了利用价值了。至于三台新车床，早已被安放在车间靠墙的一边，因此锅炉房也正好建在墙外的隔壁。此时锅炉房早已建好，除了安放锅炉的砖台之外，还有存放燃料的地方，另外有一个鼓风机及鼓风机管道。

    李不伟这次设计的蒸汽管道是采用铜合金铸造而成。主管道的内径大约十五厘米，最大长度约两米左右，除了管径稍大一些，以及铜管两端又多了法兰盘之外，其余的部分与火炮基本上差不多。法兰盘的接触面为椎形面，并且在接触面上又有三层纯铜制作的密封圈，铜圈之间还可以加入麻绳与石棉等密封材料，又采用十二根锣栓紧固，高压气密性几乎可以说是完美。主管线从锅炉中引出之后，经过地下挖好的地道进入车间，并且每经过一台蒸汽机时，便会留有一个三通接口，然后顺着这个接口再引入一根内径约四厘米的铜管，最终进入到蒸汽机中。蒸汽回收管路则会收集蒸汽机排放出的低温蒸汽，经冷凝之后再由主回收管汇入冷却罐中。至于弯头与三通等管件的铸造也无可挑剔，只是蒸汽阀门在开关过程中会存在轻微的漏汽现象，但如果阀门处于全关或全开的状态时，由于存在两个椎形面进行密封，反而密封得极好，并不存在蒸汽泄漏的现象。

    此时，所有的管线都已布完，车间内留了三个三通接口，正好位于三台车床下面，这些接口都被铜制封头临时封住，而布好的管线都已在其外面包上了隔热材料，这也是为了防止蒸汽在流经管道时温度会有所下降，从而影响蒸汽机的效率。

    第二台车床已工作了近十天，史可等人竟然真的用车床完成了汽缸的制作。不过因为用车床加工内孔毕竟不太方便，因此史可又专门制作了一个尾架与一个旋转刀架，将缸体固定在尾架之后，又将车刀装入旋转刀架中，并且将刀架用卡盘固定在主轴上，这才完成了缸体内孔的车制，但这种方法其实与镗床也差不多了。既然掌握了这种方法，史可等人索性一连制作了三台蒸汽机。

    这种小型蒸汽机的缸径大约十厘米，行程为二十厘米左右，采用了双向蒸汽驱动的方式。蒸汽机的缸体为球墨铸铁铸造，经过车床的多次车制之后，汽缸内壁已是极为光滑。史可等人也不再用砂轮进行内圆磨制，而是准备等到蒸汽机运行起来之后，由活塞环进行汽缸内壁的磨制，然后再更换一批新的活塞环即可。蒸汽机的活塞也是采用球墨铸铁铸造，但为了减少活塞往复运动时所带来的惯性，这个活塞制作得极薄，主体大约只有一厘米厚，与汽缸的接触面又稍有加宽，大约向一侧伸出四厘米左右，尽管如此，活塞的厚度仍然足够安装三个活塞环。活塞环全部为铜合金制作，这种铜合金的硬度要小于汽缸壁的硬度，这也是为了避免汽缸被过度磨损。这种活塞环的成品率极低，有些是在铸造时失败的，有些则是在打磨时无法掌握圆度而导致作废，后来史可等人干脆采用车制，然后再经斜刀切掉根部，这才用新的方法制造出了一批活塞环。由于活塞不并不是一个闭环，因此要装在活塞之上也不困难。

    蒸汽机主要由汽缸与齿轮箱组成，这两部分加起来比一台电脑主机稍大一些。看着眼前这三台机器，李不伟感慨万千，为了制作这三台蒸汽机，实验室众人总共忙了四个多月。先是要制造车刀与低精度车床，然后再制造出精度等级更高的车床，又要进行复杂的机械运动轨迹计算，还有蒸汽压力与管路耐压的设计，更有众学者与车工日夜加班的辛苦。用四个月制作出蒸汽机，在李不伟看来已是神速了，如果不是在晚上也在加班生产的话，恐怕半年出无法制造出这种精度的蒸汽机。

    为了将活塞的直线往复运动转化为圆周运动，这台蒸汽机采用了一个曲柄摇杆机构。活塞的一端固定有一个连杆，这个连杆从活塞缸体中穿出，然后在缸体的外面又穿过两个定位轴孔。蒸汽机的缸壳与活塞连杆之间因为存在相对运动，因此又要进行多级密封。连杆的密封圈是采用铜质与球墨铸铁材料，只不过此时密封圈并不是固定在连杆上，而是嵌入到蒸汽机缸体之内。当活塞在蒸汽的作用下做往复运动时，这根连杆也会跟着一起运动，因为连杆自由度的限制，又需要在这根连杆的端部通过转轴与另一根摇杆相连，再与曲柄组成曲柄摇杆机构，而曲柄又是直接固定在飞轮上的。飞轮的体积并不大，整个飞轮采用铜合金铸造，外圈做了加厚处理。为了制造这个飞轮，李不伟还参考轮胎******机的原理，制造了一个简单的******设备，如今飞轮快速转动时已基本没有发抖现象。

    蒸汽机并没有直接安装在机床上，而是在旁边的另一个平台上安装。蒸汽机的飞轮其实也是变速箱的一部分，在经过减速系统之后，最终的输出转速会下降五倍左右。蒸汽机的动力输出轴从变速箱中引出，又通过一个转接件与车床的驱动轴相连，不过现在