漢末第一兵法家第八百九十六章 艱鉅的最佳化任務

對水力的利用只需要兩個齒輪就可以勝任生產，水力解決了磨面所需的人力畜力，可，缺磨啊，豆子的事仍沒解決。

粉碎機的效率不如磨盤的原因在於，粉碎機轉速不夠，轉速不夠的原因在於，人力和畜力無法達到足夠高的轉速，成功利用了水力，使得粉碎機的高速旋轉成為了可能。

幾日後，匠人們打造了兩片巨大的木質齒輪，李孟羲帶著人個工具第三次來到了小溪邊。

水車，齒輪，還有粉碎機，全部安裝好之後，在水流的作用下，水車開始啟動，帶動著粉碎機以同樣的轉速開始啟動。

水流的速度確實不慢，有相當於畜力兩倍的速度，可似乎這個速度仍然不夠。

李孟羲站在小溪邊，看著譁啦啦流淌的溪水，提高粉碎機轉速的方法，會有哪些呢？

用控制變量法對所有因素加以分析。

在水車與輪盤粉碎機這一組工具中，構成因素包括，水，水車，齒輪，粉碎機輪盤。

水有水質，水流流動方向，水流量，水流速度，水流落差等區別。

水質對水車無多大影響。

水流流動方向，似乎水流方向完全與水車轉動方向一致時，水流的作用會發揮到最大，反之，假如水流方向跟水車相互傾斜，傾斜的流水對槳頁產生的力量會弱上很多。

李孟羲不由朝面前小溪看去，小溪蜿蜒曲折左拐右拐的。

再轉頭看向水車，水車恰好架在水彎處，那裡的水流相比水車是斜著的。

水流不直，水流撞在曲折水道上力量會不停衝擊到岸上，水的力量會被不停的分散。且，水流方向如果傾斜於水車，水的力量將減弱好幾成。

李孟羲猜測，就水流方向這一點，若有足夠筆直的河道，若水流的方向跟水車完全平行，達到這樣程度，估計可提升一成的效率。

於水的因素，除方向，還有水流量，水越大，衝勁越足，這毫無疑問。

於水的速度，水速越快，會驅使著水車轉的越快，這毫無疑問。

於水流落差，高處砸下來的水流具有更強大的動能，這是極好的提高水速的方式。

所以，在水車——粉碎機系統中，於水這個因素提升效率的方法有了，可以築壩，提高水位，提升水流速度，然後，修整河道，使河道儘可能筆直，使水流的力量盡可能少的消耗，水車安裝時，水車要儘可能平行於水流方向。

於水流量這一點，水流量大小似乎跟水車入水深淺有關，水車太高，超出水面，等於無水，水車入水太淺，等於水流量極小，水車完全沒入水中，則似乎水車都轉不動了。

那，對水車來說，最佳的入水深度，該是怎樣？

入水深度跟槳葉有關？還是跟水車有關？還是都有關？

如果只跟槳葉有關，那槳葉入水多少，水力利用效率最高？

如果是跟水車有關，那水車入水深度等於水車半徑多少時，水力利用最高？

水車形制簡單，就一種圓形，槳葉則就複雜了。

要想測試最佳入水深度，得先統一槳葉，得先找到最佳的槳葉外形才行。

——

在水車系統中，除了水的因素，第二個因素，是水車。

那，水車本身對效率影響因素，會有哪些？

不知道，不妨分析所有因素。

一架水車，其本身的所有變數有，水車材質，水車大小，水車厚薄，水車輪軸，水車支撐輻條。大抵這些。

於材質，越輕的材質轉的越快。

於水車大小，水車越大效率越高還是越小效率越高，不知，但除效率，有另一個不得不考慮的因素——製造難度。越大的水車需要的木頭越長，水車過大的時候，就不得不使用大量的隼接結構，在水車的整個木加工過程中，隼接過程無疑最是費時費力。所以，從生產難度和製作效率來考量，水車不是越大越好，也不是小了好，而是能兼顧製作效率和水力利用效率兩點的最好。

於水車厚薄，水車厚薄跟效率有何關係，不能知。

於水車輪軸，水車輪軸跟普通車輛輪軸是一個東西，提高輪軸效率的方法是，輪軸裡塗上一點油降低摩擦力，或者是，變滑動摩擦為滾動摩擦，（鋼珠軸承……）李孟羲腦海中突然想起了一個極其重要的部件。

古代的車輛，是一根木頭硬磨的，是沒有滾動軸承的。

車輪的行駛過程中，車輪與地面是一個摩擦力，車輪與車軸又是一個摩擦力。

李孟羲依稀記得，一般情況下，滑動摩擦力是滾動摩擦力的三倍。

三倍摩擦力意味著，如果把木頭車軸換成鋼珠軸承，那不需要增加其他任何改進，不需要增添任何動力，直接就可使車輛運載力提升三倍。

沒有鋼珠軸承，一個人拉著木軸車輛，他只能拉三百斤，而只需要換個鋼珠軸承，直接能拉的動至少一倍於此的重物。

做以分析，人拉車的力量，所受到的阻力有兩個，一個是，車輪與地面的摩擦力，一個是車輪與車軸的摩擦力。

滾珠軸承能直接使其中一個摩擦力縮小三倍，使車整體的摩擦力銳減，也從而使得同樣的力量，人可以拉的動更重的車。這就好比，在冰面上人能把極重的物品給推動，這是一樣的道理。

從這一點，軸承是車輛最重要的部件。

小小一個軸承，其作用不亞於馬鞍馬蹬之於馬匹的作用。

軸承雖小，可小小一個軸承，可使任何一個車輛的運載力平添三倍，這可是三倍！

李孟羲突然就意識到了，鋼珠軸承乃是神器。滾珠軸承似乎也並不難造，農村的架子車，似乎就是一個槽裡邊加上幾個大鋼珠，因為結構簡單粗糙，時不時總有鋼珠會掉出來。

彷照農村的滾珠軸承，製造難度只在鋼珠這裡。

所以，鋼珠該怎麼造？

如果再早一些，李孟羲不知道造圓珠技術。可不久前，為給河蚌種珍珠的時候，陶匠們發明了板槽造珠法。

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所謂板槽造珠法，在兩個木板上各刻出半個圓珠，然後，把一團泥放到槽上，兩個板一合，相互滑動摩擦著，不一會兒，泥巴就被團成圓的了。

陶匠們用板槽法製作的泥丸非常的圓潤，從形狀來說，已經能滿足製造鋼珠的需要了。

但此中有一個問題，泥丸不需要太大的強度，鋼珠卻要承載著車體巨大的重量，板槽法製造的鋼珠結構必定疏鬆脆弱，似不堪承擔起車輛的重負。可要是用鍛造的方法，用錘子去砸出一個標準的圓球，這加工難度大到逆天。

用其他方法，製造不了足夠圓的鋼珠，用板槽法可以製造出足夠圓的鋼珠，鋼珠強度卻不夠，而要想透過鍛打方式增加鋼珠的強度，卻又勢必要破壞鋼珠的形狀，補救強度的方法，就只剩熱處理，只剩淬火、滲碳這兩種有限的方法。

當李孟羲想到，板槽法生產的鋼珠可能不堪作為大型車輛的軸承來用，但，用在其他地方倒是完全可以。

板槽鋼珠不足以支撐起一車重物的重量，但水車要輕的多，且水車還有一部分在水裡，重量就更輕了，板槽鋼珠或許能承受的住。

於水車，輪軸這一因素，鋼珠的加入，可將水車效率再提升一截。

——

於齒輪，齒輪這東西李孟羲既熟悉又陌生，熟悉是因為，他已經知道兩個垂直齒輪可以將水車與磨盤聯動，但除此以外，他不再知道任何和齒輪有關的知識了。

對於完全陌生的東西，探究方法仍是那個方法，控制變量法。

於一個齒輪而言，其變數有，材質，大小，形狀，厚薄，齒數，齒的分佈，齒的長短，齒的形狀，齒的寬窄，大抵這麼些變數。而這些所有變數對齒輪有怎樣的影響，李孟羲全然不知。

這需要巨量的測試，需要收集巨量的資料，才能在資料當中找到規律。

這還只是單個齒輪所需的測試。

齒輪又是聯動使用的部件，兩個齒輪之間，不同形狀的齒輪放到一起，不同大小的齒輪放到一起，不同齒數的齒輪放到一起，這其中又有怎樣的關聯，這全然不知道。

大概有近一百個測試點，而每一個測試點，最少也要有三十種不同樣本，再考慮到為儘可能排除偶然。降低誤差，每一個樣本要設計幾百個資料。

通算下來，在水車——齒輪——齒輪——粉碎機這一個系統中，最少需要做三百種不同的零部件，而需收集的資料，六十萬個朝上。

李孟羲站在水邊，迷茫了一下。

六十萬個資料啊……

他轉頭，看向一旁圍著磨盤看的饒有興致的匠人們，“你們想跟我學學問嗎？”李孟羲問。