第八百九十六章 艱巨的優化任務
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對水力的利用隻需要兩個齒輪就可以勝任生產,水力解決了磨麵所需的人力畜力,可,缺磨啊,豆子的事仍沒解決。
粉碎機的效率不如磨盤的原因在於,粉碎機轉速不夠,轉速不夠的原因在於,人力和畜力無法達到足夠高的轉速,成功利用了水力,使得粉碎機的高速旋轉成為了可能。
幾日後,匠人們打造了兩片巨大的木質齒輪,李孟羲帶著人個工具第三次來到了小溪邊。
水車,齒輪,還有粉碎機,全部安裝好之後,在水流的作用下,水車開始啟動,帶動著粉碎機以同樣的轉速開始啟動。
水流的速度確實不慢,有相當於畜力兩倍的速度,可似乎這個速度仍然不夠。
李孟羲站在小溪邊,看著嘩啦啦流淌的溪水,提高粉碎機轉速的方法,會有哪些呢?
用控製變量法對所有因素加以分析。
在水車與輪盤粉碎機這一組工具中,構成因素包括,水,水車,齒輪,粉碎機輪盤。
水有水質,水流流動方向,水流量,水流速度,水流落差等區別。
水質對水車無多大影響。
水流流動方向,似乎水流方向完全與水車轉動方向一致時,水流的作用會發揮到最大,反之,假如水流方向跟水車相互傾斜,傾斜的流水對槳頁產生的力量會弱上很多。
李孟羲不由朝麵前小溪看去,小溪蜿蜒曲折左拐右拐的。
再轉頭看向水車,水車恰好架在水彎處,那裏的水流相比水車是斜著的。
水流不直,水流撞在曲折水道上力量會不停衝擊到岸上,水的力量會被不停的分散。且,水流方向如果傾斜於水車,水的力量將減弱好幾成。
李孟羲猜測,就水流方向這一點,若有足夠筆直的河道,若水流的方向跟水車完全平行,達到這樣程度,估計可提升一成的效率。
於水的因素,除方向,還有水流量,水越大,衝勁越足,這毫無疑問。
於水的速度,水速越快,會驅使著水車轉的越快,這毫無疑問。
於水流落差,高處砸下來的水流具有更強大的動能,這是極好的提高水速的方式。
所以,在水車——粉碎機係統中,於水這個因素提升效率的方法有了,可以築壩,提高水位,提升水流速度,然後,修整河道,使河道盡可能筆直,使水流的力量盡可能少的消耗,水車安裝時,水車要盡可能平行於水流方向。
於水流量這一點,水流量大小似乎跟水車入水深淺有關,水車太高,超出水麵,等於無水,水車入水太淺,等於水流量極小,水車完全沒入水中,則似乎水車都轉不動了。
那,對水車來說,最佳的入水深度,該是怎樣?
入水深度跟槳葉有關?還是跟水車有關?還是都有關?
如果隻跟槳葉有關,那槳葉入水多少,水力利用效率最高?
如果是跟水車有關,那水車入水深度等於水車半徑多少時,水力利用最高?
水車形製簡單,就一種圓形,槳葉則就複雜了。
要想測試最佳入水深度,得先統一槳葉,得先找到最佳的槳葉外形才行。
——
在水車係統中,除了水的因素,第二個因素,是水車。
那,水車本身對效率影響因素,會有哪些?
不知道,不妨分析所有因素。
一架水車,其本身的所有變量有,水車材質,水車大小,水車厚薄,水車輪軸,水車支撐輻條。大抵這些。
於材質,越輕的材質轉的越快。
於水車大小,水車越大效率越高還是越小效率越高,不知,但除效率,有另一個不得不考慮的因素——製造難度。越大的水車需要的木頭越長,水車過大的時候,就不得不使用大量的隼接結構,在水車的整個木加工過程中,隼接過程無疑最是費時費力。所以,從生產難度和製作效率來考量,水車不是越大越好,也不是小了好,而是能兼顧製作效率和水力利用效率兩點的最好。
於水車厚薄,水車厚薄跟效率有何關係,不能知。
於水車輪軸,水車輪軸跟普通車輛輪軸是一個東西,提高輪軸效率的方法是,輪軸裏塗上一點油降低摩擦力,或者是,變滑動摩擦為滾動摩擦,鋼珠軸承……)李孟羲腦海中突然想起了一個極其重要的部件。
古代的車輛,是一根木頭硬磨的,是沒有滾動軸承的。
車輪的行駛過程中,車輪與地麵是一個摩擦力,車輪與車軸又是一個摩擦力。
李孟羲依稀記得,一般情況下,滑動摩擦力是滾動摩擦力的三倍。
三倍摩擦力意味著,如果把木頭車軸換成鋼珠軸承,那不需要增加其他任何改進,不需要增添任何動力,直接就可使車輛運載力提升三倍。
沒有鋼珠軸承,一個人拉著木軸車輛,他隻能拉三百斤,而隻需要換個鋼珠軸承,直接能拉的動至少一倍於此的重物。
做以分析,人拉車的力量,所受到的阻力有兩個,一個是,車輪與地麵的摩擦力,一個是車輪與車軸的摩擦力。
滾珠軸承能直接使其中一個摩擦力縮小三倍,使車整體的摩擦力銳減,也從而使得同樣的力量,人可以拉的動更重的車。這就好比,在冰麵上人能把極重的物品給推動,這是一樣的道理。
從這一點,軸承是車輛最重要的部件。
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