第538章 改良传动，可带磨盘（1/2）
冶山矿场“擎初号”蒸汽机提水成功，尤其是“十倍效率”的惊人数据，如同投入平静湖面的巨石，在临安朝堂和工部、将作监等实务部门激起了前所未有的巨大波澜。
怀疑与轻视迅速被惊叹与热望所取代，工部的公文、各路矿场监官的请托、甚至江南织造、漕运衙门的试探性询问，如同雪片般飞向格物院“热力所”。
所有人的问题都指向一个核心：此“蒸汽机”，能否用于他处？能否驱动机器，替代人力、畜力、水力？
面对汹涌而来的关注与期许，墨衡、沈知章、欧冶胜等“热力所”核心成员，在兴奋之余，也感到了沉甸甸的压力。
“擎初号”在矿场的成功，有其特殊性——矿井排水是单向、重负荷、连续性的工作，对机器运行的平稳性、精确性要求相对较低，蒸汽机往复运动通过拉杆直接转化为水筒的上下运动，传动相对简单直接。
但要驱动其他机械，比如最常见的石磨、水碓、纺车，情况就复杂得多。
石磨需要的是连续、稳定、匀速的旋转运动，而非蒸汽机活塞那往复的、冲击性的直线运动。
如何将活塞的“一推一拉”，转化为磨盘的“不停旋转”，这是横亘在蒸汽机走向更广泛应用面前的又一道关键技术壁垒。
“热力所”的小院里，再次摆满了图纸、模型和拆散的零件。
墨衡、沈知章、欧冶胜，连同新抽调来的几位精通机械传动和齿轮的匠师，围坐在一起，眉头紧锁。
“关键在于‘死点’。”
沈知章用炭笔在石板上画着简陋的示意图，“活塞行至汽缸两端，连杆与曲轴成一直线时，便无力推动曲轴旋转，此即‘死点’。
‘擎初号’提水，靠飞轮之巨大惯性冲过死点，且水筒提水本就允许短暂停顿。然磨盘旋转，若于死点停顿，则磨盘卡滞，粮食堵塞，甚或损坏机括。”
欧冶胜摸着下巴上的胡茬，盯着一个木制的曲轴连杆模型：“飞轮惯性能助其冲过死点不假，但不够稳妥。若磨盘阻力稍大，或蒸汽推力不足，便易卡在死点。需另寻他法，确保曲轴无论如何，皆可受持续之力而旋转。”
一位新来的齿轮匠师迟疑道：“或可效仿水车、风车之传动？然蒸汽机之力，非如水流风力之持续平顺，其力乃间歇冲击，寻常齿轮恐难承受，易致齿崩轴断。”
众人陷入沉默。现有的机械传动知识，多基于水力、风力、畜力这些相对平稳的力源。蒸汽机这种带活塞的往复式动力，其出力是脉动的，对传动机构提出了全新的挑战。
墨衡沉吟良久，缓缓开口：“陛下昔日在论及水力锻锤联动时，曾提及一物，名曰‘行星齿轮’与‘曲柄滑块’之变通，又言及‘飞轮蓄能，均衡出力’之理。或可从此处思之。”
沈知章眼睛一亮：“飞轮蓄能！殿下之意，可是以飞轮储存活塞做功时之动能，于活塞回行或过死点时释放，以保持输出轴转动平稳？”
“正是此理。”
墨衡点头，“然单靠一大飞轮，或仍不足。需在传动中再加设小飞轮，或设计特殊齿轮机构，以匀其力。”
欧冶胜则更关注结构强度：“冲击之力甚大，齿轮须得格外坚固。寻常生铁恐不足，需用灌钢，或以上好熟铁反复锻打，齿形亦需考究，不易崩裂。”
众人你一言我一语，思路渐渐打开。
他们决定分头尝试。
一路，由沈知章牵头，重点研究如何优化曲轴连杆和飞轮系统，或许可以尝试“双曲拐”或“多缸联动”？
更现实的，是在现有单缸蒸汽机的输出轴上，除了那个巨大的主飞轮，再增加一个或多个较小的“均衡轮”，并通过更粗壮的铸铁齿轮组，将动力传递出去。
另一路，由欧冶胜和齿轮匠师负责，攻关传动齿轮。
他们放弃了直接使用木齿轮的想法，选用上好的低碳熟铁锻打成齿坯，然后由经验最丰富的老匠人，用最原始的锉刀、刮刀、砂石，配合特制的分度模板，一点点手工铣削、打磨出齿牙。
齿轮的齿形不再是简单的直齿，而是尝试了略带弧度的“渐开线”雏形，以增加啮合面积和传动平顺性。
大小齿轮之间，尝试加入硬木或青铜制作的“惰轮”，以改变传动方向和适当调速。
所有齿轮轴都安装在加重加厚的铸铁轴承座上，注入大量的油脂润滑。
传动机构的设计与制造，其繁琐与精密程度，甚至超过了蒸汽机本身。
齿轮的啮合间隙、轴的平行度与同心度、轴承的配合……每一个细节都影响着传动的效率和可靠性。
失败是家常便饭。齿轮崩齿、轴被扭弯、轴承烧毁、或者传动起来噪音震天、抖动剧烈根本无法使用。
但“热力所”的匠师们已经习惯了在失败中前行。
冶山矿场的成功给了他们无比的信心。
墨衡坐镇协调，沈知章整日泡在工坊里计算、画图、调试配气机构与飞轮的匹配；欧冶胜则守着炉火和铁砧，反复试验不同的铁料配比和热处理方式，以得到强度与韧性平衡的齿轮材料。
赵构也时常关注进展，并再次给出了关键性提示：“活塞往复，其力不均。或可于曲轴另一端，加一沉重‘配重铁’，与活塞连杆运动相反，或可抵消部分震动，使转动更稳。”
这便是“平衡块”或“配重”的概念，对于减少单缸蒸汽机那令人头疼的振动至关重要。
时间在叮叮当当的敲打声、齿轮的尖啸声和失败的叹息声中流逝。
又是一个春天过去，“热力所”终于组装出了第一台“可传动试验机”。
这台机器以改进后的“擎初二号”蒸汽机为动力核心，其后连接着一套复杂而坚固的传动系统：巨大的主飞轮安装在曲轴上，曲轴另一端按照赵构的建议，加装了一个沉重的铸铁配重块。
曲轴通过一组经过无数次调试的熟铁齿轮组，将动力传递给一根平行的输出轴，输出轴上除了主传动齿轮，还按照沈知章的设计，加装了两个较小的铸铁均衡轮。
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