第385章 连杆(1/2)
纺织工坊的纱锭已经堆到了房梁那么高。
纺纱早就实现了水力驱动,三十六台机器近六百个锭子每天早上卢卡一拉开离合器就嗡嗡地转,转到天黑收工才停。纱线一锭一锭从机器上卸下来,码进仓库,码完一层再码一层,老乔治每次进去清点都要仰着头看。
但织布还是靠织工坐在织机前面手脚并用,一手投梭一手拉筘,脚底下踩着踏板换经线开口,一天下来一个熟练织工织出来的布匹长度,跟纺纱车间出纱的速度比起来差了不是一星半点。卢卡每个月清点一次库存,每次清点完都在本子上写同样一句话:纱堆太多,织不过来。
杨定军决定把水力传动轴的动力接出来用在织布机上。这个念头他不是一天两天了。
水力纺纱机刚转顺的那个月他就蹲在传动轴旁边想过这件事。阿勒河的水能带动锭子旋转加捻,凭什么不能带动梭子来回穿梭?但纺纱和织布是两回事。纺纱只需要锭子绕轴心转,旋转运动直接就能用。
织布要的是往复——投梭是把梭子从经线这一侧推到那一侧,打纬是把刚织进去的纬线压紧压实,这两个动作都是来回的,不是转圈的。水轮给出的动力是不停歇的旋转,要把旋转变成来回,中间必须有东西把它转过来。
他在水力工坊最南端靠窗的位置清出一块空地。那是车间里光线最好的角落,上午太阳从东边窗户照进来,下午从南边照进来,一整天都亮堂。他带着卢卡和两个老约翰手下的木匠搭了一个织布机试验台。木头框架,底座用四根螺栓固定在石板地上,摇不动晃不动。
核心是一套曲柄摇臂连杆机构——铁制曲柄装在从水力传动轴接出来的齿轮箱输出端,曲柄旋转时带动一根橡木连杆,连杆另一头连着滑槽里的投梭撞块。连杆的旋转运动在滑槽里被转化成往复直线运动,推着撞块沿织机经线方向来回冲。
打纬机构用的是另一组连杆,从同一个曲柄轴上取动力,相位错开半圈。投梭刚把梭子送过去,打纬筘紧跟着就往前拍紧刚织进布面的纬线。杨定军在本子上画了好几页图:齿轮、曲柄、摇臂、滑槽、撞块、打纬筘连杆,几个传动环节串在一起,用水力替代了织工的两只手和一只脚。
老约翰带着两个木工学徒负责所有木制件。曲柄连杆是最难车的零件,纵向受力极大,横向不能有一丝晃动。老约翰从木料堆里翻了一根晾了三个夏天的老橡木方出来,拿手摸了摸纹理,又在太阳底下翻过来翻过去看了好一会儿,然后对杨定军说这根料行。木质紧实,纹理笔直,车出来的连杆表面光滑得能照出人影。他让学徒把车刀磨了两遍才开始下刀。
卢卡负责铁件的安装和调校。铁曲柄是汉斯铁匠坊铸的,彼得和托马斯两个人轮班浇出来的,渐开线齿形的齿轮跟水力传动轴的输出端啮合在一起严丝合缝。卢卡趴在地上对齿轮的啮合间隙,对完之后站起来,膝盖上全是石板地上蹭的灰。
第一台样机装好以后试车那天,杨定军天没亮就到了车间。卢卡来的时候他已经把离合器手柄拉上,传动轴嗡嗡地转起来,铁曲柄带着橡木连杆开始做第一个完整的往复行程。梭子从经线这一侧穿到那一侧,打纬筘紧跟着拍上去,布面上新织进去的纬线被压实了。
“真的动了。”卢卡站在试验台旁边,声音压得很低,像是怕把机器吓着。
杨定军蹲在试验台旁边,眼睛盯着连杆的运动轨迹,手里拿着本子和炭笔,笔尖抵在纸面上,一个字都还没写。连杆每完成一个往复行程,他的目光就跟着从曲柄端走到投梭撞块端。卢卡在旁边端着水碗递给他,他接过去搁在膝盖上,没顾上喝。
“转速能不能再往上提一点?”他问。
卢卡走到齿轮箱旁边,把离合器手柄又推进了小半格。“先推这一点试试?”
“推。”
传动轴的转速往上窜了一点。曲柄带着连杆的动作频率也跟着快了,梭子穿经线的速度快得肉眼几乎跟不上,布面上新织进去的纬线一根接一根往前推,打纬筘拍紧布面的声音从“啪——啪——啪”变成了“啪啪啪”的连响。织出来的布面比手动投梭时还匀称,纱线张力一致,每一根纬线之间的距离几乎相等。
杨定军把炭笔按在本子上准备写字。
连杆就在这时裂了。不是啪地一声断成两截,是一种干涩的木头纤维撕裂声,像树枝被缓缓折断时那种闷响。连杆中间偏左的位置突然出现了无数道细密的白茬细纹,顺着木纹方向迅速扩大,随后整根杆体折弯,投梭撞块猛地震停在滑槽里。梭子卡在经线中央没穿过去,打纬筘紧接着往前一拍撞在已经停住的梭子上,筘齿被撞歪了两根,滑槽里的木屑碎了一地。
杨定军把离合器手柄拉回来,机器停了。车间里突然安静下来,只剩下传动轴空转的嗡嗡声。他蹲下去把裂开的连杆从机器上拆下来,断面处的木质纤维被撕裂得参差不齐。他把断杆举到窗口的亮光下,看了很久。
“这根杆受力时纵向压力太大,木头纹理的方向跟受力方向斜了二十多度。”他把断面递给卢卡看。“横向剪力超过了木材自身的层间强度。如果顺着受力方向排纹理,不会这么裂。”
老约翰从木工房赶过来,围裙上还沾着刨花,接过断连杆也对着窗口的光看了看断面。看了好一阵子,他把断杆搁在工作台上,吐了口气。
“车这根杆时心急了。”老约翰用手指点着断面上的纹理走向,声音里能听出懊恼。他从耳朵上取下夹着的炭笔,在断面上比划了一下纹理线和受力线之间的角度。“这块料的纹理是好的,是我车的时候没严格顺着纹理下刀,图快,斜了。木材这东西,你顺着纹理切,它比你想象的要结实得多。斜一点都不行。”
“重新车一根,纹理顺着受力方向排,差一点都别装上去。”杨定军把断杆放在工作台上,手指在连杆两端的位置点了两下。“另外这两头——跟铁曲柄和投梭撞块连接的地方——受力太集中了。木头直接套在铁销子上,铁比木头硬得多,用不了多久销子就会把木孔磨成椭圆。”
老约翰蹲下来看连杆两端的轴孔。孔壁上已经磨出了一圈发亮的压痕。
“两端各镶一个铁套分散压力。”杨定军在工作台上用手指比划了一个圆。“铁套内壁跟销子之间加铜垫片,含油的那种。以后铁磨铜,铜磨完了换垫片,不伤木头的内孔。”
老约翰听完没有马上说话。他把断杆拿起来又看了一遍,然后把耳朵上夹着的炭笔取下来,在旁边的木料堆上写了几个字。“铁套外壁要有油槽,镶进去以后套内壁打磨光滑。铁套铆在木头上,外面再加一道铆钉。”
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