第一百四十一章 神奇的蒸汽
蒸汽机是将蒸汽的能量转换为机械功的往复式动力机械。世界上第一台蒸汽机是由古希腊数学家亚历山大港的希罗于1世纪发明的汽转球，这是蒸汽机的雏形。约1679年法国物理学家丹尼斯·巴本在观察蒸汽逃离他的高压锅后制造了第一台蒸汽机的工作模型。
1698年托马斯·塞维利和1712年托马斯·纽科门制造了早期的工业蒸汽机。不过，瓦特是集大成者。瓦特运用科学理论，逐渐发现了这种蒸汽机的毛病所在。从1765年到1790年，他进行了一系列发明，比如分离式冷凝器、汽缸外设置绝热层、用油润滑活塞、行星式齿轮、平行运动连杆机构、离心式调速器、节气阀、压力计等等，使蒸汽机的效率提高到原来纽科门机的3倍多，最终发明出工业用蒸汽机。
蒸汽机首先需要一个使水沸腾产生高压蒸汽的锅炉，这个锅炉可以使用木头、煤、石油适用性较广，然后由锅炉产生的蒸汽推动活塞杆运动而产生动力，除此以外，连杆、飞轮等也是比较常见的东西，结构比较简单，否则也不可能成为第一次工业革命的动力装置。
可是万事开头难，此时的大明可是典型的农业社会，虽然有较为发达的手工业，但是制造工业化初期的蒸汽机还是有些困难。
李岩召集了钢铁厂最有名的齐铁匠以及几名学徒，一起打造蒸汽机，确切说是蒸汽机模型。因为李岩并没有奢望一步到位的就能生产出可用的蒸汽动力。
李岩在后世也看过蒸汽机的图纸，甚至详细到零件的图纸尺寸，画出零件的图纸也并不困难，难得却是加工。连杆什么的可以锻打，齿轮、飞轮可以铸造，虽然没有什么设备，但是就如同后世全手工打造的红旗轿车一样，以大明匠人的高超技艺，打造这些要求不高的东西，还是完全可能的。另外锅炉可以用薄铁皮加工，就更加简单了。
最大的难点却是蒸汽机的缸体。
为了保证密封性，缸体与活塞就必须制造的足够精确，成为一个比较紧密的配合，才能尽量减少泄露，保证将大部分蒸汽的力道传到连杆上。
缸体是生铁铸造的，毕竟，此时还没有拥有最佳铸造性能的灰铸铁。活塞则是材料更软且摩擦系数极小的黄铜制造的。只是，所谓的配合公差难倒了李岩与齐铁匠。因为，连圆柱与孔的直径都无法用现有的工具测量准确。
李岩一拍大腿，工业化的制造怎么能够缺乏测量工具呢？经过努力思考，李岩终于在齐铁匠的协助下，制造出了第一把游标卡尺。虽然精度不能与后世的相提并论，但是也算得上此时最精确的测量工具了。至少，比现在木匠所用的皮尺、直尺精确度高得多。
以此来测量缸体内径与活塞杆直径。虽然缸体与活塞都是由精度最低的砂模铸造的，也没有车床进行车削，精度不高。但中国无论是农民还是工匠都是最勤劳的。所有的配合表面都是齐铁匠与他的几个徒弟一点点的用砂纸与毛毡打磨出来的，光洁度很高。后来用卡尺一量，圆度也很不错，最大最小的差距不过毫米，已经是此时能够达到的最高精度了。
缸体与活塞制造完成，齐铁匠在李岩的指导下继续努力，耗费了接近一个月的时间，才制造了一个锅炉-蒸汽机-连杆-飞轮组合。这个组合加在一起也不过1个平方左右。
齐铁匠虽然亲自打造出了这一整套蒸汽动力装置，但是对于这个大家伙能够让飞轮转动郁然抱有很强烈的怀疑。在齐铁匠简朴的唯物主义观那里，除了人力、畜力以及自然界可直接利用的水力、风力，还没见过所谓转换产生的动力源。
但是，李岩对实验的成功却抱有极大的信心。因为他也全程参与了蒸汽机制造过程。虽然说加工过程有些不尽如人意，但是至少在可控范围。又是没有承担负载，设备就相当于是在空转，怎么可能转动不了飞轮
随后，李岩给锅炉添加了第一把柴火，锅炉开始工作。随着柴火的不断添加，锅炉终于产生了蒸汽，并通过管道输送到了最关键的活塞部件。刚开始，由气缸与活塞杆配合不佳，气缸一直在抖抖索索的前进，如同抽风。终于，在相互摩擦了一段时间后，这些摩擦点被磨平，摩擦力大减，活塞杆终于平滑的运动起来，而后，飞轮也在迅速转动。李岩终与放下心来。
然而，对于周围的人来说，就就是神迹了。因为他们的想法u齐铁匠很类似，对于这种从柴火燃烧产生的热能转变成推动飞轮转动的动能，他们做梦都没有梦过。看着他们憨态可掬的模样，李岩心中如同吃了蜜般的甜。
不过，气缸虽然能够运动了，但也暴露出很大的问题，那就是手工打磨的气缸还是不够圆，活塞与活塞杆同样如此。这样，一方面导致配合不佳，很容易卡死。另一方面，却会导致大量的气体泄露，导致损耗大增。
李岩已经想到了应对的办法，那就是制造出一台简易的转塔车床。古代的车床是靠手拉或脚踏，通过绳索使工件旋转，并手持刀具而进行切削的。1797年，英国机械发明家莫兹利创制了用丝杠传动刀架的现代车床，并于1800年采用交换齿轮，可改变进给速度和被加工螺纹的螺距。为了提高机械化自动化程度，1845年，美国的菲奇发明转塔车床。
考虑了半天，李岩发现，生产出一台简易的现代车床，有许多难题，总结起来，有三个主要的难题，一是动力系统，二是传动系统，三是切削刀具。其实，这已经是一台车床的基本构成了。总结一句话就是，在现有的条件下生产出一台合格的车床，就是无中生有的过程，其中的艰辛可想而知。
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1698年托马斯·塞维利和1712年托马斯·纽科门制造了早期的工业蒸汽机。不过，瓦特是集大成者。瓦特运用科学理论，逐渐发现了这种蒸汽机的毛病所在。从1765年到1790年，他进行了一系列发明，比如分离式冷凝器、汽缸外设置绝热层、用油润滑活塞、行星式齿轮、平行运动连杆机构、离心式调速器、节气阀、压力计等等，使蒸汽机的效率提高到原来纽科门机的3倍多，最终发明出工业用蒸汽机。
蒸汽机首先需要一个使水沸腾产生高压蒸汽的锅炉，这个锅炉可以使用木头、煤、石油适用性较广，然后由锅炉产生的蒸汽推动活塞杆运动而产生动力，除此以外，连杆、飞轮等也是比较常见的东西，结构比较简单，否则也不可能成为第一次工业革命的动力装置。
可是万事开头难，此时的大明可是典型的农业社会，虽然有较为发达的手工业，但是制造工业化初期的蒸汽机还是有些困难。
李岩召集了钢铁厂最有名的齐铁匠以及几名学徒，一起打造蒸汽机，确切说是蒸汽机模型。因为李岩并没有奢望一步到位的就能生产出可用的蒸汽动力。
李岩在后世也看过蒸汽机的图纸，甚至详细到零件的图纸尺寸，画出零件的图纸也并不困难，难得却是加工。连杆什么的可以锻打，齿轮、飞轮可以铸造，虽然没有什么设备，但是就如同后世全手工打造的红旗轿车一样，以大明匠人的高超技艺，打造这些要求不高的东西，还是完全可能的。另外锅炉可以用薄铁皮加工，就更加简单了。
最大的难点却是蒸汽机的缸体。
为了保证密封性，缸体与活塞就必须制造的足够精确，成为一个比较紧密的配合，才能尽量减少泄露，保证将大部分蒸汽的力道传到连杆上。
缸体是生铁铸造的，毕竟，此时还没有拥有最佳铸造性能的灰铸铁。活塞则是材料更软且摩擦系数极小的黄铜制造的。只是，所谓的配合公差难倒了李岩与齐铁匠。因为，连圆柱与孔的直径都无法用现有的工具测量准确。
李岩一拍大腿，工业化的制造怎么能够缺乏测量工具呢？经过努力思考，李岩终于在齐铁匠的协助下，制造出了第一把游标卡尺。虽然精度不能与后世的相提并论，但是也算得上此时最精确的测量工具了。至少，比现在木匠所用的皮尺、直尺精确度高得多。
以此来测量缸体内径与活塞杆直径。虽然缸体与活塞都是由精度最低的砂模铸造的，也没有车床进行车削，精度不高。但中国无论是农民还是工匠都是最勤劳的。所有的配合表面都是齐铁匠与他的几个徒弟一点点的用砂纸与毛毡打磨出来的，光洁度很高。后来用卡尺一量，圆度也很不错，最大最小的差距不过毫米，已经是此时能够达到的最高精度了。
缸体与活塞制造完成，齐铁匠在李岩的指导下继续努力，耗费了接近一个月的时间，才制造了一个锅炉-蒸汽机-连杆-飞轮组合。这个组合加在一起也不过1个平方左右。
齐铁匠虽然亲自打造出了这一整套蒸汽动力装置，但是对于这个大家伙能够让飞轮转动郁然抱有很强烈的怀疑。在齐铁匠简朴的唯物主义观那里，除了人力、畜力以及自然界可直接利用的水力、风力，还没见过所谓转换产生的动力源。
但是，李岩对实验的成功却抱有极大的信心。因为他也全程参与了蒸汽机制造过程。虽然说加工过程有些不尽如人意，但是至少在可控范围。又是没有承担负载，设备就相当于是在空转，怎么可能转动不了飞轮
随后，李岩给锅炉添加了第一把柴火，锅炉开始工作。随着柴火的不断添加，锅炉终于产生了蒸汽，并通过管道输送到了最关键的活塞部件。刚开始，由气缸与活塞杆配合不佳，气缸一直在抖抖索索的前进，如同抽风。终于，在相互摩擦了一段时间后，这些摩擦点被磨平，摩擦力大减，活塞杆终于平滑的运动起来，而后，飞轮也在迅速转动。李岩终与放下心来。
然而，对于周围的人来说，就就是神迹了。因为他们的想法u齐铁匠很类似，对于这种从柴火燃烧产生的热能转变成推动飞轮转动的动能，他们做梦都没有梦过。看着他们憨态可掬的模样，李岩心中如同吃了蜜般的甜。
不过，气缸虽然能够运动了，但也暴露出很大的问题，那就是手工打磨的气缸还是不够圆，活塞与活塞杆同样如此。这样，一方面导致配合不佳，很容易卡死。另一方面，却会导致大量的气体泄露，导致损耗大增。
李岩已经想到了应对的办法，那就是制造出一台简易的转塔车床。古代的车床是靠手拉或脚踏，通过绳索使工件旋转，并手持刀具而进行切削的。1797年，英国机械发明家莫兹利创制了用丝杠传动刀架的现代车床，并于1800年采用交换齿轮，可改变进给速度和被加工螺纹的螺距。为了提高机械化自动化程度，1845年，美国的菲奇发明转塔车床。
考虑了半天，李岩发现，生产出一台简易的现代车床，有许多难题，总结起来，有三个主要的难题，一是动力系统，二是传动系统，三是切削刀具。其实，这已经是一台车床的基本构成了。总结一句话就是，在现有的条件下生产出一台合格的车床，就是无中生有的过程，其中的艰辛可想而知。
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