做明膠期間,劉雲龍開始設計拉細機了。
蘇州大部分婦女在家是紡粗棉線的。把粗棉線拉細,部分由線坊自己拉細,也有部分外放給別人拉細,水車浜就有3家做拉細棉線的活,但與線坊裡一樣,效率都不高。
劉雲龍決定設計一臺“拉細機”。
拉細機和紡線機基本步驟一樣,紡線機用的是棉條,拉細機用的是粗線。手搖或腳踏紡線機的轉輪和錠子是做同向圓周運動,右手搖大輪子,左手握棉條。左手只有5指,沒法握更多的棉線,要想法解放這隻手。大輪子是主動輪,錠子輪是從動輪,擱置錠子的支架因弧長有限,只能放3個錠子,如要放更多的錠子,錠子支架就不能做成弧形的,要達到這個目的,必須改變從動輪的旋轉方向。張拉棉線時需要一根張拉桿或推杆,每間隔一段長度,就統一張拉一次,這樣能保持線徑基本一致;需張拉線的長度不能太短,短了拉不細;也不能太長,長了張拉時易產生斷頭,這樣需要限制張拉桿或推杆可運動的範圍。張拉時,不張拉部分的棉線和線錠,不能讓它動,因此需要一根壓桿把它們固定。現在還沒有電力,村裡儘管有一臺水車,可那是灌溉農田的,暫時還不能用作動力.....。
劉雲龍絞盡腦汁地想著,設想著機器的每個機構和各個零部件的尺寸,不停地在紙上畫著。由於沒有鉛筆和橡皮,廢了一張紙還得重來,因此地上扔了好幾張廢紙。
忙了一天,等到天黑,他父親勞作回家後,看到桌上的筆、紙、圖樣,不解的問道:“你在幹嘛?”
劉雲龍神秘地說道:“我在設計我的工具”,至於是什麼工具,他也沒多說。
吃晚飯時,他問道:“爸,我們家有沒有馬燈?”
他爸爸說道:“家裡沒有。你爺爺那裡有。”
吃完飯,他去了爺爺那裡拿來一盞馬燈。等父母、弟妹都睡覺休息後,他在客廳點上馬燈開始挑燈夜戰。
家裡的豆油燈沒有防護裝置,燈光又暗,需要把油燈放得很近才能畫圖,在劉雲龍翻動紙張時,如一不小心打翻了油燈,圖紙就廢了,或紙張遇到火,也會燒起來,所以劉雲龍向爺爺要來了馬燈。
等到屋外的雞開始第一次鳴叫時,圖紙終於畫完了。他把圖紙小心翼翼地摺好,放到了自己的包裡,然後睡覺。
第二天起床後,他拿著一根扁擔,一副土箕,來到棗市街。
蘇州農村專門用於挑土、挑糞等的器具叫土箕,外形與簸箕相似,繫上繩子用來挑物。
劉雲龍先來到鐵鋪,拿出幾種規格的軸承圖紙和推杆、滑槽的圖紙,讓鐵匠們製作。從鐵鋪出來後,來到一個雜貨店,打聽了一下紡錠、麻絲的價格,和掌櫃一番討價還價後,買了20個紡錠、5斤麻絲;接著來到了一家紙張點,買了二百多張紙,有薄紙,也有厚紙;最後走到一家木材店裡,和木材鋪掌櫃又一番討價還價。
明代,普通的木材是論斤賣的,大規格木材如做梁、柱、桁條、板的木材是按體積賣的。萬曆年間,1兩銀子可買20擔(1擔為100斤)普通木材,買燒火用的柴禾的話,1兩銀子可買30擔,但進入崇禎年間後,物價上漲,1兩銀子只能買10擔普通木料,買軟木的話,稍微便宜點,1兩銀子可以買12擔,買燒火柴禾的,1兩銀子只能買20擔。
劉雲龍在木材店裡挑了十幾根硬質、軟質的木料,和掌櫃結了賬,然後用麻繩把木料捆好後,自己挑著木料回家了。
待回到家裡後,已是午飯時間了。父母看到他買回的木料,只當是製作木工工具的,也就沒多問。
下午,他開始斷料,家裡傳出一陣陣的斧子劈木、鋸子鋸木、刨子刨木的聲音。
有鄰居過來串門,看到劉雲龍在滿頭大汗的幹活,問他媽媽:“你們兒子在做什麼傢俱?”
他媽媽只得回答說兒子在做木工工具。
晚上又不能幹活,會影響家人和鄰居休息。
到了第三日,家裡人剛剛吃過早飯,他就用臉盆抓了一把麵粉,倒入水後不斷地攪拌,使之呈麵糊,再在飯鍋裡燒了一碗水。等到水開後,他把麵糊倒進鍋裡,不停地攪拌,直到麵糊起泡後,才停火。他把燒開的麵糊盛進臉盆裡,放在邊上讓它自然冷卻。這是他製作的漿糊,用明膠糊紙張的話,不合算,所以劉雲龍決定就用簡單的漿糊。
接下來,他開始製作錠杆。他把十幾根比較直的小圓木鋸成統一長度,用斧子把樹皮劈掉後,接著用刨子把它刨光,加工成圓柱形,圓柱形截面的直徑為1寸五。他找了個合適的鑽頭,在木塊一端的圓柱面中心開始鑽孔,孔深約3寸。鑽孔時,需要控制鑽頭的垂直度,不然鑽出的孔會偏心,錠杆報廢。鑽好孔後,他用錠子試了試,稍微用點力,錠子就能插入孔內。16個錠子做好後,已是午飯時間了。家裡人看到地上一堆料子和零部件,問他究竟是什麼工具,劉雲龍回答說,過幾天你們看了就知道了。
下午,劉雲龍讓妹妹幫忙,製作紙筒。把厚實的紙張裁成6寸寬的紙條,把紙條卷在直徑為1.5寸的錠杆上,把紙條捲成一圈後,把漿糊塗在紙背上,稍微幹一點後,接著卷,卷完紙後,用漿糊把紙糊住。
在妹妹製作紙筒時,他自己開始製作搓繩機。
搓繩機原理與紡紗機原理類似,在一個木架子上有3個可轉動的木質轉軸,轉軸的一頭是轉柄,另一頭裝著木鉤。搓繩時,把麻絲系在木鉤上,搖動木柄,轉軸轉動後,將麻絲加捻,邊加捻邊接入麻絲,待三股麻絲長度滿足繩長要求後,停止加長麻絲,在腰間掛上一個可水平向轉動的鐵鉤,將三股麻絲的端頭系在鐵鉤上,再轉動鐵鉤,三股麻絲就被搓成一根長長的繩子。在農村因需要經常搓繩捆稻、捆麥子、編織草鞋,因此這種搓繩機使用很普遍。
搓好繩子後,把它斷成16根短的,1根長的。短的安裝在滾軸上,長的安裝在轉輪上。他把17根繩子的兩頭用麻絲紮緊,成為環形繩套。
過了幾天,鐵鋪裡把做好的軸承、滑槽送過來了。有了軸承研磨的經驗,滑槽的平整度、光潔度很容易解決。
劉雲龍開始組裝機器。先安裝車架,把木料用榔頭敲入一個個榫口就行,安裝車架的同時,把錠子支架、錠杆支架一起與車架結構連線。錠杆支架在前,錠子支架在後。為了方便錠子上的棉線比較容易地被拖出來,錠子支架前傾10°,這樣安裝錠子後,錠子朝前也傾斜10度。
接著安裝滾軸,他先把16根短繩套套在滾軸上,再把滾軸的兩端套入軸承的內圈,把竹釘打入滾軸端頭,使滾軸與軸承內圈緊緊握裹住。接著在車架前面安裝錠杆,錠杆安裝時,將滾軸上的繩套端頭翻轉180°,再把錠杆穿過繩套的小孔後,插入錠杆支架的軸承,也用竹釘將錠杆軸與軸承牢牢握裹住。
錠杆安裝好後,調整錠杆支架的位置,確保滾軸與錠杆間的繩子有一定的張力。張力不能太大,大了會拉斷錠杆。這樣,滾軸做水平向圓周運動時,由於繩套翻轉了180度,錠杆就做垂直向圓周運動。
今後有了齒輪後,可以透過轉向齒輪來實現180°的傳動轉向。
錠杆位置調整好後,用木塊將錠杆支架卡住,防止錠杆支架移位。
接著安裝下壓板、上壓板、壓桿、吊鉤,上、下壓板組成推拉板。下壓板可在車架的縱向滑槽裡滑動。
最後安裝轉輪繩,他把麻繩繞在大轉輪上,試轉了一下,看看麻繩的鬆緊度,在大轉輪的輪緣上釘上幾塊薄木板,略微增加大轉輪的直徑,確保轉輪繩也有足夠的張力,拖動滾軸。機器組裝完後,一臺來自於後世的珍妮紡紗機(確切的說是珍妮拉細機)誕生了。
他媽媽和妹妹在旁邊一聲不響地看他組裝機器。等他組裝完後,抬頭一看,他媽媽和妹妹驚訝地張大著嘴巴。
媽媽問他,這是什麼傢俱?劉雲龍告訴媽媽,這是為她製造的拉細機。他讓媽媽把所有纏有棉線的錠子拿過來。他接過媽媽遞過來的錠子,把16個錠子裝在了錠子架上,然後把妹妹製作的16個紙筒套在錠杆上。
他把16個錠子上的粗線頭拉出來一段,一根根穿過下壓板,再壓下上壓板,壓住棉線。把推杆向前移動,然後把線頭拉長,把線穿過錠杆上部的掛鉤,再把線頭與錠杆的鉤子勾住。稍微轉動一下轉輪,使得線頭與錠杆鉤子牢牢勾住。接著把推拉板向後移動了2尺左右,此時錠杆與推拉桿之間的棉線被拉長。
他問媽媽:“把線拉這麼細,夠了嗎?”
他媽媽走近後,看了看,說道,還可以再細一點。
劉雲龍又把推拉桿向後拉了半尺。媽媽又看了看,說可再細一點。直到拉回二尺半,他媽媽才說差不多了。他在滑槽上設定了二個限位塊,開始轉動大輪子,錠杆開始轉動,對錠杆與推拉板之間的線進行加捻。加捻幾十次後,放下位於錠杆鉤子和掛鉤間的一根水平細橫杆,一邊轉動輪子,一邊鬆開上壓板,向前推動推拉桿。細線被細橫杆推到被卷繞的位置卷繞到紙筒上,錠子上的線在卷繞力的牽引下,從錠子上被拉了出來。待細線被卷完後,鬆開細橫杆,線在張力作用下,又被錠杆的鉤子勾住,接著再把推杆向後拉回二尺半,壓下上壓板,轉動轉輪......如此迴圈著。
他媽媽、妹妹看著車上的粗線被拉細、加捻、卷繞的整個過程,呆住了,半天說不出話來。劉雲龍讓媽媽來試試,於是他媽媽按照劉雲龍的法子迴圈了幾個來回。又讓妹妹試了幾次,她妹妹說,一點都不覺得吃力,很輕鬆的。
很快,16個錠子上的線用完了。劉雲龍取下錠杆上的紙筒,把卷繞在紙筒上的線給媽媽看。媽媽看著拉細的線,細度均勻,至少比粗線要細2倍,說道:“以前我一天只能拉細1斤棉線。你這臺機器太神奇了,一天可以拉細多少斤棉線。”
“一天可以拉16斤棉線。”
“可以拉這麼多?”
“嗯。媽,我這個機器好不好?”
媽媽忙說道:“這個機器太好了。以後我就用這個機器拉細線”。
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