当周大牛的农具团队在工坊内敲打曲辕犁时,技艺局后院的小河边,另一番忙碌景象也在同步上演 —— 刘三娘带领的纺织团队,正围着一座刚搭建好的小型水车,眉头紧锁地讨论着。水车叶片在河水中轻轻晃动,却始终无法稳定带动纺纱装置,纺出的纱线要么粗细不均,要么直接断裂,地上散落着一堆杂乱的纱线,像一团解不开的乱麻。
“这水力看着有力,可怎么就不听话呢?” 刘三娘蹲在地上,捡起一根断纱,语气中满是沮丧。她在江南织坊做了二十年纺织,手工纺纱的辛苦她最清楚 —— 织女们每天天不亮就起床纺纱,手指被纱线磨出厚厚的茧子,一天下来也只能纺半斤纱,遇到阴雨天,纱线受潮易断,多日辛苦都可能白费。原本以为水力能解放双手,可真正实操起来,才发现困难重重。
李逸正好路过,看到团队的窘境,便走上前蹲下,拿起断纱仔细查看:“纱线粗细不均,是因为纺纱锭转速不稳定;断纱则是因为转速突然加快,纱线被扯断。咱们得先解决‘动力转化’和‘转速控制’这两个问题。”
他指着水车的轴,对众人说:“水车的动力是圆周运动,纺纱需要的也是圆周运动,但两者的转速和力矩不同。咱们可以在水车轴上装一个大齿轮,再用一个小齿轮连接纺纱机的主轴,通过‘大小齿轮咬合’来调整转速 —— 大齿轮转一圈,小齿轮转五圈,这样既能传递动力,又能控制纺纱锭的转速。”
刘三娘眼前一亮,立刻让机械工匠吴师傅按此想法制作齿轮。吴师傅用硬木雕刻出两个齿轮:大齿轮直径一尺,有五十个齿;小齿轮直径三寸,有十五个齿。将大齿轮固定在水车轴上,小齿轮固定在纺纱机主轴上,两者相互咬合 —— 当水车转动时,大齿轮带动小齿轮,纺纱机主轴果然随之转动,八个纺纱锭也跟着旋转起来。
“动了!真的动了!” 团队成员们兴奋地喊道,可没高兴多久,新的问题又出现了:河水流量时大时小,水车转速也跟着忽快忽慢 —— 水流大时,水车转得飞快,纺纱锭转速飙升,纱线被扯得又细又断;水流小时,水车转得慢吞吞,纺纱锭转速不足,纱线又粗又松,根本无法使用。
“这可咋整?水流又不能自己听话!” 吴师傅擦着额头的汗,看着时快时慢的水车,急得直跺脚。刘三娘也皱起眉头,原本燃起的希望又渐渐熄灭:“要是连转速都控制不了,这水力纺纱机再好,也没法用啊。”
李逸却没有放弃,他盯着水车轴,突然有了灵感:“咱们在水车轴上装个‘调速装置’—— 用一块弧形的硬木当刹车片,一端固定在支架上,另一端用绳子连接一个踏板,踩下踏板,刹车片就贴紧水车轴,通过摩擦力减慢转速;松开踏板,刹车片离开,转速就恢复正常。这样就能手动调节转速,应对水流变化。”
吴师傅立刻动手制作刹车片,用桑木制成弧形木块,表面裹上一层粗糙的麻布,增加摩擦力。安装好后,李逸亲自踩下踏板 —— 刹车片贴紧水车轴,水车转速果然慢了下来;松开踏板,转速又恢复如初。“太好了!这样就能控制转速了!” 刘三娘激动地说道,立刻安排人守在踏板旁,根据水流变化调整转速。
可新的问题接踵而至:遇到干旱天气,河水流量大幅减少,即使没有刹车片,水车也转得很慢,纺纱锭的转速根本达不到纺纱要求。“总不能等天降雨吧?” 李逸看着几乎停滞的水车,陷入沉思。他想起江南农户常用 “蓄水池” 灌溉农田,便提议:“咱们在水车上游修建一个蓄水池,用堤坝拦住河水,储存水量。水流小时,打开闸门放水,补充水量;水流大时,关闭闸门蓄水,这样就能保证水车始终有稳定的水量带动。”
团队立刻行动起来,在水车上游五十步处,用泥土和石块修建了一座小型蓄水池,堤坝高五尺,宽三尺,能储存约五十立方米的水。蓄水池底部装有一个木质闸门,闸门上系着粗绳,拉绳即可打开或关闭。当河水流量减少时,众人打开闸门,蓄水池的水顺着渠道流入水车下方,带动水车稳定转动;当河水流量增大时,关闭闸门,多余的水存入蓄水池,避免水车转速过快。
解决了转速和水量的问题,团队开始优化纺纱锭的细节。刘三娘发现,人工纺纱时,织女会根据纱线的粗细随时调整力度,而纺纱机的纺纱锭力度固定,容易导致纱线松紧不一。她便在纺纱锭上加装了一个 “张力调节装置”—— 用一根弹簧连接纺纱锭的纱管,弹簧的弹力可通过旋钮调整,纱线过紧时,弹簧自动放松;纱线过松时,弹簧自动收紧,确保纱线始终保持均匀的张力。
经过十几次修改与调试,水力纺纱机终于在一个清晨迎来了成功的时刻 —— 河水流量中等,蓄水池闸门半开,水车以每分钟三十圈的速度稳定转动,大齿轮带动小齿轮,纺纱机主轴转速均匀,八个纺纱锭同时工作,纱线从棉条中被均匀抽出,缠绕在纱管上,粗细均匀,韧性十足。
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