粉碎机终于可以成功投入使用了。
在河道上把水车和粉碎机用增速齿轮连接起来,旁边放一普通磨盘同相比较,磨盘有桌子那么大,粉碎机才桶大。
将泡软的黄豆投入其中,同步开始加工。
一开始,石磨领先,到半个时辰的时候,石磨仍是领先,到两个时辰,粉碎机终于反超了。
经两个时辰的漫长加工过程,黄豆被锋利的刀刃搅成了碎渣,一桶水倒下去,拿棍子搅和一通,豆浆成了。
从效率来看,粉碎机加工豆浆的效率总体上高于石磨。
只是,粉碎机的加工深度远不足。
李孟羲印象中的豆浆机会把豆子打成豆粉那么细的细分,可抓起桶里的一把豆渣看,豆渣块最大的能跟米粒那么大。
豆浆出浆率跟粉碎程度大概是有关系的,很明显,豆子粉碎的越细,出浆越多。
现在有些鸡肋了,粉碎机效率的确高,的确可以替代石磨,可是太浪费豆子了。
这要么进行二次加工把豆渣拿做他用,要么,就改进粉碎机。这两种方法其实都行。
豆渣拿去可以喂牛,可以做成食物,都行。
粉碎机完全可以将就着用了,但,李孟羲绝不想到此为止。
水车和齿轮已经暂时取得阶段性的成果,暂时不需改进就可以用了。
李孟羲转头投入对粉碎机的改进。
还是用控制变量法,一个粉碎机系统,变量有,豆子,水,木桶,刀片,刀轴,底盘,所有之变量,所有之因素,就这么多。
豆子这个变量,豆子泡水越久,越容易粉碎,出浆率越高,大概是如此,感觉上来想也大概是如此,但是,感觉有时会出错的,万一不是如此呢,万一豆子不是泡的越久越容易粉碎呢,万一豆子是稍微硬一点更容易受力更容易粉碎呢。所以,得加以大量测试。
水这个因素,往豆子里加水豆子粉碎的更快,还是不加水粉碎的更快,还是加少量水粉碎更快,还是加大量的水粉碎更快,不知。
于木桶,木桶这个变量,细分有材质,形状,高低,粗细等等区分。木桶的形状大概不影响粉碎机的效率吧。但,感觉不一定对,而数据绝不会出错。还得一试。
粉碎机最复杂最重要的结构就是刀片了,复杂度跟水车桨叶有的一比,水车桨叶用了取巧之法求诸彷生之法,粉碎机刀片同样可以如此。
第一代刀刃,用的螳螂刀臂的形状,做了似刀非刀似锯非锯的齿刃,这种螳螂刃用着还行,且一时找到了更好的刀形,暂且用着。
刀具因素复杂,除了刀片本身这一个因素,还有刀片安装角度,刀片排列方法,以前的安装角度是朝上的莲花状形状,但这可能不是最佳角度。
涉及刀具角度因素,变量可就太多了,如果只在直角里算,三度一个变量,就是三十个变量,如果按一百八十度算,变量六十个,如果是三百六十度,刀刃朝上朝下朝左朝右各种角度全考虑,就是一百二十个变量。这一百二十种角度变量,每一个变量最少设三百样本,样机就得三万六千台。
这还只是角度变量,再加上排列方式,刀片正着排的好,是斜着排的好,是顺时针好,是逆时针好,这又是诸多变量。
又是庞大的测试量,李孟羲干劲勃勃。
——
巨鹿境内,已修整好的小水道大概有十几条,修整后的水道水力平稳,误差小,正好便利了测试。
多项测试同步进行,第一项测试,测试黄豆浸泡多久的时候,粉碎更容易。
黄豆已经泡下,李孟羲先带着人制作粉碎机,为测试之用,粉碎机要完全一模一样,需要有完全一样的刀具,完全一样的转速,完全一样的粉碎桶,所有都要一样。
刀具用铸造法批量制造了三百余只,刀具打磨开刃之后,想测试锋利度时,遇到了小问题,锋利度这玩意儿太细微,不好直观量化,李孟羲不得不费了好多心思设计了测试锋利度的方法。
要测试锋利度,首先得摆脱人力,人力起伏太大,不够精准。
对刀具锋利度的测试方法是,将刀具直着放在一沓薄纸上,刀背上压上同等重量的重物,靠重物的重力压迫着刀刃向下切割,通过检查刀刃切开纸张的层数,来判断锋利程度高低。
依照这样的方法,打磨完成的刀具放上一试,有的刀具可压破三张薄纸,有的连一张都切不开,锋利度的差距显现分明。
用这样的方法,立刻将刀具的锋利度梯度区分了开来。
虽,用纸张所确定的锋利度仍然不够精准,但已极大的排除了误差。
三百余只铸造刀具,挑出的锋利度接近的刀具,才一百余把。一个粉碎机最少也得好几个刀片,一百余把刀具也就能做几十个粉碎机,且,为保证每一轮测试开始时刀具都是同样的锋利度,每测试一轮就得换新刀具,所以很明显,三百把刀具做少了。
没办法,只能简化测试规模。
李孟羲把一台日晷搬到了河边,准备计时用。
日光大好,当日晷的阴影恰到辰时四刻之时,李孟羲立下令开始测试。
第一轮,往粉碎机中放泡了半天的豆子,取豆子五斤,淋干了水,将豆子投入粉碎机之中,粉碎机在水车的带动之下,呜呜转的飞快。
漫长时间过去,当一个时辰后,当日晷恰过了一个时辰的刻度,粉碎停止。
第一轮测试结束了。
到记录粉碎程度的时候,李孟羲又感觉棘手。
粉碎程度这玩意儿,怎么测量?颗粒稍微碎那么一点完整了那么一点,怎么比较的出来?
拿尺子量?就是拿尺子量也根本没法量,就算拿放大镜,同样没办法。
李孟羲穷尽回忆,他回忆学生时代所有那些理化生实验,回忆了一通他也没有想到方法,因为在学生时代的所有试验中,根本就没教测量粉碎程度的方法。
李孟羲不得已求助于众人,他没想到,这个令他百思不得其解的问题,匠人们随口就给出了答桉。
匠人说的是,拿斗装一满斗,然后称一下,哪一斗沉,哪一斗就碎乎。
哎卧槽,粉碎程度高低,跟重量是怎么扯上关系的。
深入一想,李孟羲意识到这个方法的高明。
不是重量,是密度。
就比如,瓶子里本只能装十个小石子,但是,把小石子打碎,整瓶就可以装的下十五个石子了,要是打的更碎,把石子打成沙子,那一瓶可以装下十八个石子。
高明。
粉碎度越高,在容器里,容纳越多,重量也就越重。
以此方法,可以判断出粉碎程度高低。
李孟羲真是被匠人们上了一课。
匠人们肯定是平日里有充足的使用升斗的经验,肯定是平日里一升麦磨成粉之后装不满一升,肯定是麦粉装满一升后肯定比麦更重,于匠人们而言,磨碎的东西装起来了少,但称着重,这肯定是平常再平常的现象,因此,生活经验丰富的匠人们才能一口道出判断黄豆粉碎程度的方法。
李孟羲当场下发了三百斤粮食的军票以奖励那个提出方法的匠人,匠人接过军票,满脸笑意。旁边人眼见于此,只后悔没有早点开口。
每一次钱粮赏赐,都是对智慧的激励,每一次激励都将使得众人更愿意思考问题。
这次也是一样,这几个匠人收到激励,下回肯定会更加踊跃的参与到解决问题当中。
李孟羲开始测量【黄豆的粉碎程度】了,科学实验中,有一个放大法,就是,把试验现象放大以便于观察。
用在此时,李孟羲决定弄一个细长的容器来进行测量。
更细长的容器,一毫升的容量,其刻度有一截那么长,而粗大的容器,一毫升的刻度就短短的指甲盖那么一格,这就使得,两种容器的精度完全不一样。
李孟羲快马回城,勒令木匠们以最快速度制作一个木筒,要求,木筒鸡蛋粗细,长五尺,要求上下一般粗细,内里光滑不可藏水。
制作木筒并不难,可李孟羲要的太紧,要不是现在匠营人手充足原料充沛,还真没办法快速完成任务。
李孟羲带着木筒匆匆回赶,重回到河道边,他用豆渣将竹筒整个装满,然后用力的摇晃一阵,再把豆渣全部倒出。
这一步,是为了减小误差。
因为一个新的木筒第一次用是没有水和豆渣残留的,第一次称量,没有残留物的影响,后边的每一次称量,都势必受到残留物影响,所以,正式的测量,其实应该从第二次开始。
用豆渣将木筒整个装满,然后用力摇晃,以使豆芽尽可能均匀沉降。
等豆渣沉下去一截,再次加满,然后再用力摇晃,直到再不会沉下去之时,将木筒封口,称量,记录重量。
这是第一个重量。
隔日,到第二日,取来泡了一天一夜的黄豆五斤,把粉碎机当中的刀片换成新刀片,等着日头恰到辰时四刻之时,开始发动粉碎机工作。
到粉碎时间恰够一个时辰之时,停下,收集豆渣,木筒装满,称量,又一个重量。
相比前日,重量大概多了四钱多重。
第三日,黄豆已泡了两天两夜了,换第三批新刀片,还是等到辰时四刻开始,到己时结束。
豆渣装筒称量,豆渣装满一筒,一称又重了两钱。
根据,越碎装的越多,装的越多越重,越重粉碎程度越高,根据这个已知道理,成功测得,黄豆的确是泡的越软越容易打碎,这跟事先猜测一样。
不过,之前只是猜测,而现在成功用数据验证了的确是如此。
按理论来讲,黄豆越泡越容易粉碎,可泡两天的黄豆已经有味道了。
所以,考虑到现实情况,黄豆泡一天一夜也就够了。
在粉碎机工作的整个系统中,黄豆变量下属的黄豆浸泡时间变量,已测得。
——
于后,变量——水。
到底是加水的时候,粉碎效率更快,还是不加水的时候效率更快,如果是加水效率更快,那么加多少水时,多少豆加多少水效率最快。
还是同一个水车,还是同样锋利度的刀片,用浸泡时间相同的黄豆,第一次,不加水,粉碎两个时辰,取黄豆渣装满一筒,称量重量。
第二次,还是用泡了一天的豆子,加水没过黄豆,换新刀具,同样粉碎两个时辰,这一次,因为加了水,黄豆渣和水已经形成豆浆了。过滤掉豆渣,淋干浆水,将湿乎乎的豆渣稍作烘干去除部分水分,然后装筒称量。
这回,重量高了一些。
第三次,用泡了一天的豆子,加水没过黄豆一寸,换新刀具,粉碎两个时辰,后,过滤豆渣,淋水烘干,塞筒称量,重量比前两次又高。
随之,第四次,加水再高半寸。结束时称量,豆渣重量变化不明显了。
第五次,加水再高半寸。结束称量,重量变化不明显。
第六次,加水高半寸。豆渣粉碎程度似乎还降低了。
第七次,水再加高,称量重量又降了一点,似乎粉碎程度降的更多了。
……
到第十次,水已加到五寸半,称量重量明显少了。
李孟羲汇总所有称量重量,他发现豆渣粉碎程度似乎是先由低到高,到了某个位置之后,慢慢逐渐降低。
这让他很不理解数据为何会是这样,难道是机器老化了,难道是水车力量弱了吗。
为验证数据到底有没有问题,重新试了一回,这回,水只加到和黄豆平齐,然后,粉碎两个时辰。称量重量,重量又变高了,这意味着粉碎程度也变高了。
水车的力量没问题,那就说明,数据也没问题。
虽不知,到底是因何缘故,没水的时候粉碎效率不是最高,有一些水的时候效率最高,水多了,效率竟然还下降了。虽不知为何如此,虽不知这其中隐藏着怎样的道理,可数据显示就是如此。
李孟羲针对数据,反做推测,他根据自己所知的知识推出了一些结论,首先,加水之后粉碎效率更高,这可能是因为,加了水之后,刀具的力量传导给水流,又借助水流,力量同时牵引住大量黄豆,使整个系统更加有序,从而提高了效率。
而在一开始的数据,水越多,粉碎的效率越高,应该也是跟水有关系,水越多,整个系统越协调有力。
但之后,水多到一定程度之后,水流本身也是有阻力的,且水越高,底部水压越大,这就使得,水多到一定程度后,会慢慢抵消掉水流带来的那点优势。
这只是一种猜测。
另一种猜测是,可能加入了水,使整个系统变成了流体,在粉碎机运作过程中,是一个不停生产黄豆碎渣的过程,如果没有水,内层的黄豆被打碎之后,碎黄豆不容易甩到外围去,外围的黄豆也不容易接触到刀刃,因此就影响粉碎效率。
简单来说,豆子和豆渣的混合物,在不加水的情况下,得用力晃很久才能把豆渣和豆子分离,但是如果加了水,晃不几圈,所有的豆渣都沉底了。
可能是这个原因,所以加了水之后,豆浆机的粉碎效率会提升了一些。
这些全都是李孟羲的猜测。
不管如何,不管到底哪一种猜测是对的,不管真相是不是如此,反正,数据显示如此,数据显示适量加水能有效提高粉碎效率。
李孟羲看了一下,粉碎效率最高的时候,水量是加到没过黄豆三寸的位置。
至于,这个最佳效率比之寻常效率提高了多少生产效率,不知,李孟羲不懂粉碎程度是如何划分的,若说详细数据,详细数据是,当水高三寸时,粉碎两个时辰后,收集豆渣烘干装筒称量,此时豆渣重量最重,比不加水时重三钱左右。
在粉碎机工作的整个系统中,【水】变量,已测得。
——
木桶。
木桶一项的测试,李孟羲觉得木桶形状这一点似乎没必要测试,木桶肯定是圆形木桶更好,圆是完美的形状。但,万一呢,万一别的形状效率更好呢,万一感觉是错的呢。
出于谨慎,李孟羲略作测试。
简单形状有圆形,方形,三棱形,椭圆形,多棱形,等等。
木器加工简单,没花太久时间,匠人们便把各种桶给做好了。
在同样的一条河,同样的一个水车,同样的锋利度相同的新刀具,同样的泡了一天的黄豆,同样的五斤黄豆,不同的是,盛黄豆的桶罩不一样,高低相同粗细相同但是形状各不相同的桶。
然后,粉碎两个时辰。
匠人们提供的方法极好用,豆子粉碎程度几乎不可直接测量,更难观察对比,但,只需把豆渣装到筒里再称一下,那么,只要粉碎程度更高,必然装的更多,再微小的差距也能在重量上直观的表现出来。
不同木筒的测试结束了。
称量了豆渣重量,比较结果,木筒形状还真的跟效率有关。圆桶效率最大,其次椭圆,其次正多边形,其次正方形。似乎,形状越接近于圆,效率越高。
李孟羲猜测,这可能是因为,除圆形以外,其他形状的木桶在转动时,水流随着转动,会不停的冲荡不规则的桶壁,使得水流乱七八糟的,从而影响粉碎效率。