此時,所有的管線都已布完,車間內留了六個三通接口,正好位於六台車床下麵,這些接口都被銅製封頭臨時封住,而布好的管線都已在其外麵包上了隔熱材料,這也是為了防止蒸汽在流經管道時溫度會有所下降,從而影響蒸汽機的效率。
第二台車床已工作了近兩個月,鄭瑾等人竟然真的用車床完成了汽缸的製作。不過因為用車床加工內孔畢竟不太方便,因此史可又專門製作了一個尾架與一個旋轉刀架,將缸體固定在尾架之後,又將車刀裝入旋轉刀架中,並且將刀架用卡盤固定在主軸上,這才完成了缸體內孔的車製,但這種方法其實與鏜床也差不多了。既然掌握了這種方法,鄭瑾等人索性一連製作了六台蒸汽機。
這種小型蒸汽機的缸徑大約十厘米,行程為二十厘米左右,采用了雙向蒸汽驅動的方式。蒸汽機的缸體為高碳鋼鑄造,經過車床的多次車製之後,汽缸內壁已是極為光滑。史可等人也不再用砂輪進行內圓磨製,而是準備等到蒸汽機運行起來之後,由活塞環進行汽缸內壁的磨製,然後再更換一批新的活塞環即可。蒸汽機的活塞是采用鋼鑄造,但為了減少活塞往複運動時所帶來的慣性,這個活塞製作得極薄,主體大約隻有一厘米厚,與汽缸的接觸麵又稍有加寬,大約向一側伸出四厘米左右,盡管如此,活塞的厚度仍然足夠安裝三個活塞環。活塞環全部為鋼製作,這種低碳鋼的硬度要小於汽缸壁的硬度,這也是為了避免汽缸被過度磨損。這種活塞環的成品率極低,有些是在鑄造時失敗的,有些則是在打磨時無法掌握圓度而導致作廢,後來史可等人幹脆采用車製,然後再經斜刀切掉根部,這才用新的方法製造出了一批活塞環。由於活塞不並不是一個閉環,因此要裝在活塞之上也不困難。
蒸汽機主要由汽缸與齒輪箱組成,這兩部分加起來比一台電腦主機稍大一些。看著眼前這六台機器,劉少成感慨萬千,為了製作這台蒸汽機,眾人總共忙了十多個月。先是要製造車刀與低精度車床,然後再製造出精度等級更高的車床,又要進行複雜的機械運動軌跡計算,還有蒸汽壓力與管路耐壓的設計,更有眾工匠與車工日夜加班的辛苦。用兩個月製作出蒸汽機,在劉少成看來已是神速了,如果不是在晚上也在加班生產的話,恐怕半年出無法製造出這種精度的蒸汽機。
為了將活塞的直線往複運動轉化為圓周運動,這台蒸汽機采用了一個曲柄搖杆機構。活塞的一端固定有一個連杆,這個連杆從活塞缸體中穿出,然後在缸體的外麵又穿過兩個定位軸孔。蒸汽機的缸殼與活塞連杆之間因為存在相對運動,因此又要進行多級密封。連杆的密封圈是采用銅質與鋼鐵材料,隻不過此時密封圈並不是固定在連杆上,而是嵌入到蒸汽機缸體之內。當活塞在蒸汽的作用下做往複運動時,這根連杆也會跟著一起運動,因為連杆自由度的限製,又需要在這根連杆的端部通過轉軸與另一根搖杆相連,再與曲柄組成曲柄搖杆機構,而曲柄又是直接固定在飛輪上的。飛輪的體積並不大,整個飛輪采用鋼鑄造,外圈做了加厚處理。為了製造這個飛輪,劉少成還參考輪胎******機的原理,製造了一個簡單的******設備,如今飛輪快速轉動時已基本沒有發抖現象。
蒸汽機並沒有直接安裝在機床上,而是在旁邊的另一個平台上安裝。蒸汽機的飛輪其實也是變速箱的一部分,在經過減速係統之後,最終的輸出轉速會下降五倍左右。蒸汽機的動力輸出軸從變速箱中引出,又通過一個轉接件與車床的驅動軸相連,不過現在這個連接件仍然沒有安裝,因此蒸汽機運轉起來之後,車床主軸是不會跟著轉動的。由於汽缸活塞的直線運動特性類似於正弦曲線,再加上有飛輪的穩定作用,因此從輸出軸上所表現出來的就接近於勻速圓周運動。至於蒸汽機的啟動與停止,則是由進汽閥門進行控製。將閥門關閉時,蒸汽機就停止運動;將閥門完全打開時,蒸汽機處於最大轉速狀態;如果將閥門調到其它中間位置,則蒸汽機的轉速也將跟著發生變化。