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第九百零三章 增速齿轮(第1页)

汉末第一兵法家第九百零三章增速齿轮

在整套水车动力系统中,如果说水车桨叶形状还可以求诸于彷生,可以走捷径直接求答桉于自然,那齿轮,就一点捷径都没办法走了。

自然界中所有的生物,似乎没有任何一种生物进化出了齿轮结构,齿轮这东西是完全纯粹的人造之物。

李孟羲不得不埋身于对齿轮的探究之中。

用控制变量法来分析,齿轮有多少变量?材质,形状,厚薄,齿数,齿的形状,齿的长短,齿的分布,还有,齿轮相互之间的各种不同关联,等等。

于材质一项,巨鹿各地所装好的那三十七架水力石磨全都用的木质齿轮,结果这段时间下来,木质齿轮损坏了不少。

虽说,水力石磨的生产效率极具优势,木齿轮制作成本又不高,多做一些备用齿轮,坏了换上,不影响水磨继续工作。

可换来换去,终归麻烦。

齿轮大抵是不需要太高强度的,似乎出土有春秋战国时期的青铜齿轮,又据说,青铜硬度比较高,比较适合做齿轮。

于材质一项,木齿轮耐久不行,材质有铁质和青铜两方面改进,就看哪种更合适。

于齿轮形状这一点,让李孟羲甚感茫然,印象中,齿轮几乎都是圆的,方形的齿轮能干嘛?三角的齿轮又能干嘛?

涉及形状这一因素,有多少形状,就可能能有多少种齿轮。

李孟羲对异形齿轮一无所知,只能用穷举法把所有形状的齿轮全部试上一遍。

除去齿轮形状,齿轮厚薄这一因素,似乎齿轮越厚越好,毕竟越厚越是结实。再考虑到,齿轮若是用金属制成,厚度太厚重量也就会过大,会影响整体功效,所以,两全之法是,用镂空齿轮,齿轮边缘加厚以提升强度,同时齿轮中心镂空以降低重量。

李孟羲手里拿着两块巴掌大的齿轮,一块有十二个齿,一块有三十六个齿,他在想,到底是齿更多转的更快,还是齿少转的更快。

将齿轮装在小水车上,与小磨盘联动,水车在由木槽引来的水流的冲击之下,缓缓转动着。

整个水力系统,效率高低就是磨盘转速的高低,磨盘转速越高,效率越高。

李孟羲查了两百个数,默默数着在这两百个数期间磨盘转动的圈数。

然后,又换了三十六齿的齿轮,也是数两百个数,查磨盘转动圈数。

一轮测试结束,李孟羲发现,三十六齿时磨盘转动圈数更多,多转了三圈。

李孟羲稍作思量就敏锐察觉到了异常,如果当真是齿数越多转的越快,那三十六齿三倍于十二齿,转速理应高出三倍,而不该是高出那么三两圈。

李孟羲意识到,这是误差。

在随后,李孟羲多做了好几轮实验,结果证明所想,十二齿与三十六齿,数据略有高低起伏,但明显可看出,这两种齿轮作用于石磨上,石磨转速完全一样。

一个结论得出——转速与单个齿轮的齿数无关。

既然齿数本身无关效率,那就没多少改进的必要了,于齿数这里,唯需考虑的是生产难度。

齿轮若用铸造法生产,多几个齿几个齿生产难度差别不大,而齿少的齿轮每一个齿都可以做的更为巨大和坚实,也就更不容易损坏。所以,齿轮齿数,取中间值,取二十四齿比较合适。

李孟羲把测试结果认真记下,他停下笔,抬头思索了一下下一步测试计划。

下一步,齿轮联动,同大齿轮,大齿轮与小齿轮,小齿轮与大齿轮,这之间又会是如何结果。

第一步,李孟羲将十二齿的小齿轮装到水车上,把三十六齿的大齿轮装到磨盘上,然后,默数两百个数,记录磨盘转动圈数。

这一过程,重复十次,取平均值。

第二步,反过来,三十六齿的大齿轮装水车上,十二齿小齿轮装磨盘上。

两百个数刚数完,李孟羲惊觉磨盘的转速一下提高了好几倍,这极其反常。

李孟羲赶紧又多试了几次,结果一样,磨盘转速快了数倍之多。

李孟羲既惊讶又是不解,就把齿轮大小调换了一下,转速能提高几倍之多。

李孟羲回想着曾经所学过的知识,他恍然记起,似乎……是角速度,转速什么的。

似乎是,两个齿轮接触的地方,线速度是一样的,但角速度可能不同,从而转速也不同。

一对齿轮,齿数跟转速应成反比……李孟羲大约想到了那点知识了。

灵感突来。

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