第365章 小型蒸汽机
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压水井在全市推广之后，林远陆续收到了各公社打井队寄来的反馈信。信里除了汇报打井进度，也提到了不少实际问题，有些地方地下水位太深，人力打井打到三丈还不出水，打井队的人轮番上阵，进度拖得厉害；有些地方土质太硬，钻头打下去费时费力，几个壮劳力轮流拉绳子，一天下来连一丈都打不到。
林远把这些信一封一封看完，心里有了计较。人力驱动的打井设备有局限性，人的体力是有限的，无论杠杆比怎么优化、支点怎么调节，终究要受制于人能持续输出的力量。要解决这个问题，必须引入机械动力。
柴油机是最理想的方案，但那东西结构复杂，缸体铸造、供油系统、冷却系统都不是短时间内能搞出来的。在柴油机正式设计之前，需要一个技术难度更低、更可靠、更容易推广的动力源来过渡。
他想到了蒸汽机。蒸汽机的技术门槛比柴油机低得多，不需要精密的高压喷油系统，不需要高品质的柴油，只要能烧开水就能转。
北平周边有的是煤，打井队在山里作业，随手就能捡到柴火。更重要的是，蒸汽机虽然早就发明了，但国内的研究方向一直偏重于大型和重型，火车头、轮船、发电站用的那种大家伙。小型蒸汽机这块，几乎没有人专门去做。
国内蒸汽机的发展确实差强人意。从火车头就能看出来，国产的蒸汽机车大多是仿制苏联的旧型号，热效率低，故障率高，维修周期短。
部里前几年组织过一次蒸汽机技术交流会，会上展示的清一色是重型的工业蒸汽机和船用蒸汽机，小型化的样机一台都没有。
搞蒸汽机研发的都盯着大功率、大吨位，觉得小型蒸汽机没搞头，出力小，用途窄，不如把钱和精力放在大家伙上。但林远知道，正是因为没人重视，小型蒸汽机才更值得做。打井队不需要火车头那样的大功率，他们只需要一台能持续输出的动力源，能带动钻杆，能抽水，能代替人力。
他有机械设计技能以及动力源构造技能，结合之前修苏联设备时积累的结构设计经验，开始画草图。
蒸汽机的基本原理不复杂，锅炉烧水产生蒸汽，蒸汽通过管道进入气缸，推动活塞运动，活塞通过连杆带动曲轴，曲轴带动飞轮高速转动，输出机械动力。但把原理变成一台能干活的小型蒸汽机，需要解决好几个关键问题。
双缸设计是因为双缸比单缸运转更平稳，扭矩输出更均匀。双缸意味着两根连杆、两个滑阀，相位角要错开九十度，一根连杆在上止点时另一根正好在中间位置，这样飞轮的转速就不会忽快忽慢。
他参考了柴油发动机的曲轴结构——上次修苏式铣床的时候测绘过传动箱里的行星齿轮和蜗杆减速器，对连杆机构和曲轴配合有了更深的理解。
蒸汽机的连杆比柴油机简单，因为蒸汽压力比燃油爆燃压力低得多，不需要承受剧烈的冲击载荷。滑阀配汽机构参考了铣床液压调速回路的设计思路，阀芯的往复运动由曲轴通过偏心轮驱动，蒸汽进入气缸的时间和顺序自动配合活塞的运动节奏。
调速机构控制蒸汽流量，飞轮上装离心式调速器，转速过高时飞锤甩开，带动节流阀减小蒸汽量，转速过低时节流阀自动开大。飞轮储存能量，冲程间隙靠飞轮的惯性平滑过渡。
气缸的加工精度是整个设计里最难啃的骨头。内壁必须镜面光滑——蒸汽压力虽然不如柴油机缸内爆燃那么高，但活塞要在里面反复高速运动，任何微小的粗糙都会导致蒸汽泄漏和活塞磨损。
他画完气缸的剖面图，在光洁度要求旁边标了个星号，备注“手工研”。老周端着搪瓷缸子路过军工件区，低头扫了一眼图纸，缸子停在嘴边。
“这又是啥？看着比立车的传动箱还复杂。双缸——这玩意儿做出来得多大？”
“长一米左右，高半米。预计出力十五马力。”
“十五马力？就这铁疙瘩？”老周把缸子搁在料架上，弯下腰凑近了看，手指在草图上点了点，“一个冲程能有多大劲？”
“蒸汽压力比柴油机低，但转速能拉上去。飞轮惯性平滑过渡，双缸交替做功。十五马力是保守估计，带动压水井钻杆绰绰有余。”
老赵从军工件区后排走过来，手里拿着划针。他刚才一直在旁边听，没出声，走到林远旁边，低头看了看图纸，又拿起林远标注了“手工研”的那页气缸剖面图，看了好一阵。
“手工研，你打算研多久？”
“材料到位的话，几天能研出来。”
老赵把图纸搁回林远桌上，没说什么，转身走了。走出两步又回头看了一眼那个双缸的剖面图。
他带了这么多年徒弟，头一回见到有人从无到有画出一台蒸汽机的全套图纸。他嘴上不说，心里知道这已经不是一个钳工该干的活了，这是一个工程师的工作量。但他也不觉得奇怪。
林远修那台苏式铣床的时候就已经证明了他能干工程师的活，现在只是换了个对象。
林远按照汽缸、底座、活塞、曲柄连杆机构、滑阀配汽机构、调速机构和飞轮分门别类的画图纸。图纸画完了再去去供销科查材料库存，去五车间协调铸造，去设备科找钱民有借磨床。这又是一台从图纸到零件全由自己动手的铁疙瘩。不过这次和之前修设备不一样，修设备是救活别人造的东西，这次是他自己造的。
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林远把这些信一封一封看完，心里有了计较。人力驱动的打井设备有局限性，人的体力是有限的，无论杠杆比怎么优化、支点怎么调节，终究要受制于人能持续输出的力量。要解决这个问题，必须引入机械动力。
柴油机是最理想的方案，但那东西结构复杂，缸体铸造、供油系统、冷却系统都不是短时间内能搞出来的。在柴油机正式设计之前，需要一个技术难度更低、更可靠、更容易推广的动力源来过渡。
他想到了蒸汽机。蒸汽机的技术门槛比柴油机低得多，不需要精密的高压喷油系统，不需要高品质的柴油，只要能烧开水就能转。
北平周边有的是煤，打井队在山里作业，随手就能捡到柴火。更重要的是，蒸汽机虽然早就发明了，但国内的研究方向一直偏重于大型和重型，火车头、轮船、发电站用的那种大家伙。小型蒸汽机这块，几乎没有人专门去做。
国内蒸汽机的发展确实差强人意。从火车头就能看出来，国产的蒸汽机车大多是仿制苏联的旧型号，热效率低，故障率高，维修周期短。
部里前几年组织过一次蒸汽机技术交流会，会上展示的清一色是重型的工业蒸汽机和船用蒸汽机，小型化的样机一台都没有。
搞蒸汽机研发的都盯着大功率、大吨位，觉得小型蒸汽机没搞头，出力小，用途窄，不如把钱和精力放在大家伙上。但林远知道，正是因为没人重视，小型蒸汽机才更值得做。打井队不需要火车头那样的大功率，他们只需要一台能持续输出的动力源，能带动钻杆，能抽水，能代替人力。
他有机械设计技能以及动力源构造技能，结合之前修苏联设备时积累的结构设计经验，开始画草图。
蒸汽机的基本原理不复杂，锅炉烧水产生蒸汽，蒸汽通过管道进入气缸，推动活塞运动，活塞通过连杆带动曲轴，曲轴带动飞轮高速转动，输出机械动力。但把原理变成一台能干活的小型蒸汽机，需要解决好几个关键问题。
双缸设计是因为双缸比单缸运转更平稳，扭矩输出更均匀。双缸意味着两根连杆、两个滑阀，相位角要错开九十度，一根连杆在上止点时另一根正好在中间位置，这样飞轮的转速就不会忽快忽慢。
他参考了柴油发动机的曲轴结构——上次修苏式铣床的时候测绘过传动箱里的行星齿轮和蜗杆减速器，对连杆机构和曲轴配合有了更深的理解。
蒸汽机的连杆比柴油机简单，因为蒸汽压力比燃油爆燃压力低得多，不需要承受剧烈的冲击载荷。滑阀配汽机构参考了铣床液压调速回路的设计思路，阀芯的往复运动由曲轴通过偏心轮驱动，蒸汽进入气缸的时间和顺序自动配合活塞的运动节奏。
调速机构控制蒸汽流量，飞轮上装离心式调速器，转速过高时飞锤甩开，带动节流阀减小蒸汽量，转速过低时节流阀自动开大。飞轮储存能量，冲程间隙靠飞轮的惯性平滑过渡。
气缸的加工精度是整个设计里最难啃的骨头。内壁必须镜面光滑——蒸汽压力虽然不如柴油机缸内爆燃那么高，但活塞要在里面反复高速运动，任何微小的粗糙都会导致蒸汽泄漏和活塞磨损。
他画完气缸的剖面图，在光洁度要求旁边标了个星号，备注“手工研”。老周端着搪瓷缸子路过军工件区，低头扫了一眼图纸，缸子停在嘴边。
“这又是啥？看着比立车的传动箱还复杂。双缸——这玩意儿做出来得多大？”
“长一米左右，高半米。预计出力十五马力。”
“十五马力？就这铁疙瘩？”老周把缸子搁在料架上，弯下腰凑近了看，手指在草图上点了点，“一个冲程能有多大劲？”
“蒸汽压力比柴油机低，但转速能拉上去。飞轮惯性平滑过渡，双缸交替做功。十五马力是保守估计，带动压水井钻杆绰绰有余。”
老赵从军工件区后排走过来，手里拿着划针。他刚才一直在旁边听，没出声，走到林远旁边，低头看了看图纸，又拿起林远标注了“手工研”的那页气缸剖面图，看了好一阵。
“手工研，你打算研多久？”
“材料到位的话，几天能研出来。”
老赵把图纸搁回林远桌上，没说什么，转身走了。走出两步又回头看了一眼那个双缸的剖面图。
他带了这么多年徒弟，头一回见到有人从无到有画出一台蒸汽机的全套图纸。他嘴上不说，心里知道这已经不是一个钳工该干的活了，这是一个工程师的工作量。但他也不觉得奇怪。
林远修那台苏式铣床的时候就已经证明了他能干工程师的活，现在只是换了个对象。
林远按照汽缸、底座、活塞、曲柄连杆机构、滑阀配汽机构、调速机构和飞轮分门别类的画图纸。图纸画完了再去去供销科查材料库存，去五车间协调铸造，去设备科找钱民有借磨床。这又是一台从图纸到零件全由自己动手的铁疙瘩。不过这次和之前修设备不一样，修设备是救活别人造的东西，这次是他自己造的。
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