說起來製造水泵和蒸汽機都是非常簡單,但是實際上鑄造加工起來,還是頗為複雜。
這是最考驗技術的地方,也是老師傅手藝與現代知識結合的關鍵。
為了減少製造的複雜程度,陳曉克采用現代設計軟件在虛擬世界中提前完成絕大部分的設計、計算、仿真和優化工作,將1950年代需要靠大量實物試錯、耗費巨大人力物力的過程,壓縮到一台筆記本電腦中完成。
首先使用三維建模。
在電腦上精確繪製出水泵、蒸汽機的每一個零件,並將它們虛擬裝配成整機。
軟件可以自動檢查出零件在裝配中是否會發生碰撞、乾涉。
這避免了在1950年代需要製作多個實物木模和樣機才能發現的結構錯誤,節省了大量時間和材料。
軟件可以直接從三維模型生成精準的二維工程圖紙,包括尺寸、公差、表麵粗糙度要求等。
陳曉克就可以將這些圖紙打印出來,雖然不能帶回1950年代,但在陳曉克的心裡已經建立了一個標準。
在設計階段就能通過軟件發現結構中薄弱的、應力過大的部位,並在製造前就進行加強優化,避免了產品在實際使用中發生斷裂的風險。
現代軟件還有一個功能,就是流體仿真。
作用是對水泵的內部流場進行模擬計算。
這樣陳曉克可以在電腦上無限次地修改葉輪的葉片形狀、包角、進出口角度以及泵殼的蝸室形狀,並立即通過仿真看到流量、揚程和效率的變化。
這相當於在虛擬世界進行了成千上萬次試驗。
在製造出第一個實物之前,他就能準確地預測出最終水泵的流量揚程曲線、效率曲線和汽蝕餘量。
這使他能直接給出一個最優化的設計,而不是像1950年代那樣先憑經驗做一個,測出來不行再修改。
仿真可以直觀顯示哪裡會產生破壞性的氣泡,從而在設計階段就避免這個問題。
軟件結構仿真與有限元分析,對零件的強度、剛度、疲勞壽命進行計算。
陳曉克還可以用軟件精確計算鍋爐在不同壓力下的應力分布,從而科學地確定鍋爐壁需要多厚,開孔處如何加強,而不是僅僅依賴經驗公式和盲目加大安全係數,實現了在安全的前提下最經濟的設計。
對蒸汽機的曲軸進行仿真,可以預測其在工作轉速下的振動情況,避免因共振導致機器損壞。
計算軸承的負載和預期壽命,指導選用合適的型號。
其他的製造困難都一個個被攻克,最後,“我們需要一塊壓力表。”
“找工業局問問吧?”
可是工業局給的回話是沒有,讓前進廠自己想想辦法。
這話說的讓陳曉克聽的牙都癢癢的,這真是這9也沒有那也沒有。
現代社會幾十上百就能隨便買的東西,這個時代一個省都買不到。
可是活人不會被尿憋死,沒有壓力表,就用液柱壓力計。
這是基於流體靜力學原理,利用U型玻璃管中液柱的高度差來測量壓力。
材料上隻需要一段透明的玻璃管、橡膠軟管、一塊刻有高度刻度的木板、水銀或水。
將玻璃管彎成“U”型,固定在標尺板上,一端連接鍋爐的蒸汽空間,另一端敞開於大氣。
這種液柱壓力計原理簡單,絕對準確,它是壓力的基本定義,無需校準,其準確性隻取決於液柱高度和液體密度的測量,非常可靠。
不需要精密加工,隻需要簡單的玻璃工和木工。
當然它也不是沒有缺點,這種液柱壓力計笨重、易碎、玻璃管和液柱不便操作,還需要人工讀取液麵高度。
這也是它被慢慢淘汰的原因。
為了防止壓力過高,陳曉克還增加了安全閥,一旦壓力過高就會自動泄壓。
設計、鑄造、車、鏜、打磨,前前後後用了一個多月,才把水泵和蒸汽機製造出來。
如果算上陳曉克在現代忙活的日子,都快三個月了。
而這時廠裡的水井也被深挖好,出水量足夠,接上了前進廠自己生產的鑄鐵管。
安裝上水泵,隻需要給蒸汽機點火升壓,就要開始做功抽水。
實際上蒸汽機已經實驗過了,水泵也實驗過,但是沒有組合在一起實驗。
今天總算是都完成了試驗。
站在廠區中央,那台嶄新的、還帶著鑄件毛刺和機油味的蒸汽水泵機組已經安裝就位。
蒸汽機的爐膛裡煤火正旺,發出輕微的呼呼聲,粗壯的鑄鐵飛輪靜靜地等待著第一次轉動。
連接著深井的水泵進出口管道也已對接完畢,就等一聲令下。
陳曉克正蹲在蒸汽機旁,最後一次檢查著那個臨時搭建卻至關重要的U型管水銀壓力計。
透明的玻璃管內,水銀柱在標尺的“0”刻度線微微晃動。鄒師傅手持鐵鍬,守在爐門前,緊張地盯著壓力計;劉師傅和魏師傅則分彆站在水泵和傳動帶旁,準備隨時應對突發情況。
整個工廠的工人都自發地圍了過來,屏息凝神,等待著激動人心的試車時刻。
就在這時,廠門口傳來了幾聲清脆的汽車喇叭聲和刹車聲。門衛老魏頭慌慌張張地跑進來:“經理!經理!來了好多小汽車!沈局長…沈局長陪著大領導來了!”