送走範仲淹後,吳夢抓緊蒸汽機的打造試製,高壓蒸汽機引擎有多種造型,但最主要的是往複活塞和蒸汽輪機,蒸汽輪機現在是不用考慮的,台灣目前要做的是往複活塞式,往複式蒸汽機又分為雙動式蒸汽機和多脹式蒸汽機。
雙動式蒸汽機:帶壓蒸汽技術被發明後下一個重要的改進是使用雙動活塞,帶壓蒸汽在一個汽缸壓力降低到普通大氣壓或在其凝結過程中可以推動另一個汽缸。
大多數往複式發動機今天依然使用這個技術,汽缸完全封閉來防止蒸汽逃散,一根滑杆通過一根搖臂軸和曲壁將往複運動轉換為旋轉運動。
另一個曲臂和軸承用來控製閥門,假如兩個雙動活塞同時被使用時,一般它們的曲臂相正好差90度,這樣一個引擎在任何時候都做功。
多脹式蒸汽機是另一種蒸汽機,一般由三個直徑不斷增大的單動汽缸組成。
從鍋爐出來的高壓蒸汽首先推動第一個和最小的一個活塞,當這個活塞開始迴退時一部分擴張的蒸氣被驅入第二個汽缸推動它的活塞,這樣繼續使用在第一個汽缸膨脹的蒸汽。第三個汽缸使用在第二個汽缸中膨脹的蒸汽。
這種蒸汽機尤其對海上的輪船非常重要,因為它的蒸汽在做功的過程中不斷減壓後可以重新進入鍋爐加熱。
海上的輪船必須節約用水,海上沒有淡水可加,蒸汽機可能很長時間無法補充水,一直到第二次世界大戰大多數商船都使用這種蒸汽機,後世1905年以前所有的戰艦也使用這種蒸汽機,缺點是它的效率稍低。
另一種往複式蒸汽機是單流蒸汽機,蒸汽機中閥門由凸輪來控製。汽缸容積最小時入汽閥門打開。然後入汽閥門關閉,蒸汽膨脹。汽缸容積最大時汽缸側麵的排氣閥門打開。這些排氣口與凝結腔相連,它們使汽缸內的壓力降低到大氣壓以下。軸承的慣性使活塞重新向上運動。
吳夢搞的第一台蒸汽機便是單流蒸汽機,采用飛輪的慣性來渡過連杆的死點。他接下來的事情便是從銅管開始,畢竟銅管熔點低,材質軟,容易開孔。
軋製無縫銅管的軋輥可以用鐵鑄造,軋製銅管時需要在管內附著遊動芯頭,吳夢用用坩堝煉出優質的鋼材,退火先車削加工成遊動芯頭半成品,淬火後精加工然後打磨拋光外圓。
軋輥材質是生鐵,加工流程稍微簡易,先上車床加工成毛坯,然後在外圓上車削圓弧,再用成型砂輪上水力磨床精加工。
台灣的機加工能力現在有了初步的規模,軋機的打造當然不成問題,可水輪機的動力偏小且很不穩定,吳夢直接拆下車床的電機,用牛皮帶和軋機相接,先軋製出管材再說。
接下來是銅管,首先要把銅材熱軋製成圓棒,然後鑽孔,再將遊動芯頭放於銅管內開始冷軋,經過數道軋製後,吳夢終於得到了兩百多米符合使用要求的銅管。
解決了無縫銅管的問題,跟著來的就是密封的問題,目前台灣水壓機的密封材料是苧麻,可是在高溫高壓下苧麻是不合適的,以現有的條件最好是火浣布(石棉)製作的盤根。
後世的含油石棉盤根是用石棉浸在特殊潤滑劑矽油處理,而且蒸汽機氣缸內的活塞環也得使用鉛粉油浸石棉鋼絲盤根,矽油是不要想了,先用硫化豬油代用,
其實最好的潤滑劑是用鯨魚的油脂硫化,比後世的硫化礦物油好用許多,吳夢念了句阿彌陀佛,待到蒸汽機大量生產時隻能對鯨魚大開殺戒。
吳夢以紅外線溫度儀和水沸點為基準,製作了幾十支水銀溫度計,用於硫化豬油的溫度測量。先將豬油在鍋中加熱到118c,然後加入豬油一成五份量的提純硫磺粉,不停攪拌升溫到160-165c,並保溫8-12小時,繼續攪拌,直到提出試樣滴在玻璃片,不再有粒狀物而呈均勻透明的油層為止,這硫化豬油就成功了。
接下來的石棉紡織、壓製和油浸比較簡單,吳夢放手讓學子們去弄了。
蒸汽機鍋爐的汽包(鍋筒)也是個關鍵問題,是鍋爐工質加熱、蒸發、過熱的連接樞紐,吳夢考慮到是第一次試製,他沒有采用組合式的胴體或者用鋼板打造,而是鑄造了一個整體式的胴體,開了好幾個孔作為注水、蒸汽出口、壓力表測試口、火管出口,吳夢讓王二郎車製了帶螺紋的法蘭盤,采用石棉盤根密封後與外接管道相連。
最後一個重要因素便是氣缸,汽缸一般為是熟鐵鑄造,但汽缸的加工是個很大的難題,當初瓦特改良蒸汽機之時,就是借助了鏜炮孔的鏜床才把誤差降到了1.5毫米之內。
沒有好的鏜床,氣缸的同心度、光潔度、與活塞的間隙配合便無法達到要求,做出來的蒸汽機漏氣嚴重,頂多隻能提提水而已。
鏜床目前暫時沒有,好在試製的蒸汽機不過是個小汽缸,吳夢直接把汽缸放上了微型銑床的工作台上,以銑代鏜,對汽缸的內壁精鏜了一遍。
現代化的機床自然加工精度極高,鏜出來的汽缸的尺寸公差、形位公差、橢圓度、光潔度都符合吳夢的期望值。
汽缸內的活塞直接用鑄鐵來製作,鑄造成型後先粗車,然後在活塞上車了兩道凹槽,用於安放活塞環,最後上磨床精磨。
活塞環采用黃銅作為後級活塞環,鉛粉油浸石棉鋼絲盤根作為前級活塞環,這樣可最大限度避免汽缸漏氣的問題。
打造蒸汽機的日子以來,吳夢從未如此忙碌過,連帶智能和尚、丁睿等一幫學子幾乎是日日以機械廠為家,不停的加工、返工,鑄造、熱處理、配置潤滑油、泡製含油石棉盤根,試驗試驗再試驗,累得人仰馬翻。
現下鍋爐胴體和汽缸的大問題解決了,後麵就是一係列配件,並不是太複雜,以現在台灣的加工能力都沒有太大的問題。
吳夢將飛輪、連杆、節氣閥、離心式調速器、滑閥、行星式齒輪那些部件的圖紙交給了丁睿,讓他和張岩林帶著眾學子和工匠們去打造,他得休息幾日方可複原。
翌日一早,李五推著吳夢在海邊小築的小花園內漫步,基隆的酷夏時常暴雨如注,今日卻是個大好的晴天,絢麗的朝霞映在一望無際的海麵上,令人心曠神怡。
三五成群的孩童在沙灘上撿拾貝殼,嬉笑打鬧,沙灘上的巡邏廂軍時不時大聲嗬斥這些頑童,禁止他們跑去海水之中。
頑童們表麵上唯唯諾諾,待廂軍一走開又往海裏竄,領頭的廂軍虞侯沒奈何,隻得吆喝手下的軍士老鷹抓小雞般將孩童們一個個拎上了沙灘......
吳夢愜意的深深唿吸了一口略帶腥味的海風,瞧著海邊那群頑童調皮的模樣,嘴角不由掛上一絲微笑,這才是生活,沒有陰謀算計,沒有大起大落,隻有豐衣足食和孩童們無憂無慮的歡樂......
他正在享受眼前的安逸時,林貴平和智能和尚聯袂到來卻打斷了他的雅興。
雙動式蒸汽機:帶壓蒸汽技術被發明後下一個重要的改進是使用雙動活塞,帶壓蒸汽在一個汽缸壓力降低到普通大氣壓或在其凝結過程中可以推動另一個汽缸。
大多數往複式發動機今天依然使用這個技術,汽缸完全封閉來防止蒸汽逃散,一根滑杆通過一根搖臂軸和曲壁將往複運動轉換為旋轉運動。
另一個曲臂和軸承用來控製閥門,假如兩個雙動活塞同時被使用時,一般它們的曲臂相正好差90度,這樣一個引擎在任何時候都做功。
多脹式蒸汽機是另一種蒸汽機,一般由三個直徑不斷增大的單動汽缸組成。
從鍋爐出來的高壓蒸汽首先推動第一個和最小的一個活塞,當這個活塞開始迴退時一部分擴張的蒸氣被驅入第二個汽缸推動它的活塞,這樣繼續使用在第一個汽缸膨脹的蒸汽。第三個汽缸使用在第二個汽缸中膨脹的蒸汽。
這種蒸汽機尤其對海上的輪船非常重要,因為它的蒸汽在做功的過程中不斷減壓後可以重新進入鍋爐加熱。
海上的輪船必須節約用水,海上沒有淡水可加,蒸汽機可能很長時間無法補充水,一直到第二次世界大戰大多數商船都使用這種蒸汽機,後世1905年以前所有的戰艦也使用這種蒸汽機,缺點是它的效率稍低。
另一種往複式蒸汽機是單流蒸汽機,蒸汽機中閥門由凸輪來控製。汽缸容積最小時入汽閥門打開。然後入汽閥門關閉,蒸汽膨脹。汽缸容積最大時汽缸側麵的排氣閥門打開。這些排氣口與凝結腔相連,它們使汽缸內的壓力降低到大氣壓以下。軸承的慣性使活塞重新向上運動。
吳夢搞的第一台蒸汽機便是單流蒸汽機,采用飛輪的慣性來渡過連杆的死點。他接下來的事情便是從銅管開始,畢竟銅管熔點低,材質軟,容易開孔。
軋製無縫銅管的軋輥可以用鐵鑄造,軋製銅管時需要在管內附著遊動芯頭,吳夢用用坩堝煉出優質的鋼材,退火先車削加工成遊動芯頭半成品,淬火後精加工然後打磨拋光外圓。
軋輥材質是生鐵,加工流程稍微簡易,先上車床加工成毛坯,然後在外圓上車削圓弧,再用成型砂輪上水力磨床精加工。
台灣的機加工能力現在有了初步的規模,軋機的打造當然不成問題,可水輪機的動力偏小且很不穩定,吳夢直接拆下車床的電機,用牛皮帶和軋機相接,先軋製出管材再說。
接下來是銅管,首先要把銅材熱軋製成圓棒,然後鑽孔,再將遊動芯頭放於銅管內開始冷軋,經過數道軋製後,吳夢終於得到了兩百多米符合使用要求的銅管。
解決了無縫銅管的問題,跟著來的就是密封的問題,目前台灣水壓機的密封材料是苧麻,可是在高溫高壓下苧麻是不合適的,以現有的條件最好是火浣布(石棉)製作的盤根。
後世的含油石棉盤根是用石棉浸在特殊潤滑劑矽油處理,而且蒸汽機氣缸內的活塞環也得使用鉛粉油浸石棉鋼絲盤根,矽油是不要想了,先用硫化豬油代用,
其實最好的潤滑劑是用鯨魚的油脂硫化,比後世的硫化礦物油好用許多,吳夢念了句阿彌陀佛,待到蒸汽機大量生產時隻能對鯨魚大開殺戒。
吳夢以紅外線溫度儀和水沸點為基準,製作了幾十支水銀溫度計,用於硫化豬油的溫度測量。先將豬油在鍋中加熱到118c,然後加入豬油一成五份量的提純硫磺粉,不停攪拌升溫到160-165c,並保溫8-12小時,繼續攪拌,直到提出試樣滴在玻璃片,不再有粒狀物而呈均勻透明的油層為止,這硫化豬油就成功了。
接下來的石棉紡織、壓製和油浸比較簡單,吳夢放手讓學子們去弄了。
蒸汽機鍋爐的汽包(鍋筒)也是個關鍵問題,是鍋爐工質加熱、蒸發、過熱的連接樞紐,吳夢考慮到是第一次試製,他沒有采用組合式的胴體或者用鋼板打造,而是鑄造了一個整體式的胴體,開了好幾個孔作為注水、蒸汽出口、壓力表測試口、火管出口,吳夢讓王二郎車製了帶螺紋的法蘭盤,采用石棉盤根密封後與外接管道相連。
最後一個重要因素便是氣缸,汽缸一般為是熟鐵鑄造,但汽缸的加工是個很大的難題,當初瓦特改良蒸汽機之時,就是借助了鏜炮孔的鏜床才把誤差降到了1.5毫米之內。
沒有好的鏜床,氣缸的同心度、光潔度、與活塞的間隙配合便無法達到要求,做出來的蒸汽機漏氣嚴重,頂多隻能提提水而已。
鏜床目前暫時沒有,好在試製的蒸汽機不過是個小汽缸,吳夢直接把汽缸放上了微型銑床的工作台上,以銑代鏜,對汽缸的內壁精鏜了一遍。
現代化的機床自然加工精度極高,鏜出來的汽缸的尺寸公差、形位公差、橢圓度、光潔度都符合吳夢的期望值。
汽缸內的活塞直接用鑄鐵來製作,鑄造成型後先粗車,然後在活塞上車了兩道凹槽,用於安放活塞環,最後上磨床精磨。
活塞環采用黃銅作為後級活塞環,鉛粉油浸石棉鋼絲盤根作為前級活塞環,這樣可最大限度避免汽缸漏氣的問題。
打造蒸汽機的日子以來,吳夢從未如此忙碌過,連帶智能和尚、丁睿等一幫學子幾乎是日日以機械廠為家,不停的加工、返工,鑄造、熱處理、配置潤滑油、泡製含油石棉盤根,試驗試驗再試驗,累得人仰馬翻。
現下鍋爐胴體和汽缸的大問題解決了,後麵就是一係列配件,並不是太複雜,以現在台灣的加工能力都沒有太大的問題。
吳夢將飛輪、連杆、節氣閥、離心式調速器、滑閥、行星式齒輪那些部件的圖紙交給了丁睿,讓他和張岩林帶著眾學子和工匠們去打造,他得休息幾日方可複原。
翌日一早,李五推著吳夢在海邊小築的小花園內漫步,基隆的酷夏時常暴雨如注,今日卻是個大好的晴天,絢麗的朝霞映在一望無際的海麵上,令人心曠神怡。
三五成群的孩童在沙灘上撿拾貝殼,嬉笑打鬧,沙灘上的巡邏廂軍時不時大聲嗬斥這些頑童,禁止他們跑去海水之中。
頑童們表麵上唯唯諾諾,待廂軍一走開又往海裏竄,領頭的廂軍虞侯沒奈何,隻得吆喝手下的軍士老鷹抓小雞般將孩童們一個個拎上了沙灘......
吳夢愜意的深深唿吸了一口略帶腥味的海風,瞧著海邊那群頑童調皮的模樣,嘴角不由掛上一絲微笑,這才是生活,沒有陰謀算計,沒有大起大落,隻有豐衣足食和孩童們無憂無慮的歡樂......
他正在享受眼前的安逸時,林貴平和智能和尚聯袂到來卻打斷了他的雅興。