偶看新闻党校上几天:中国古代机械--立式风车 - 温柔的鲨鱼的日志 - 网易博客
来源：百度文库 编辑：偶看新闻 时间：2024/05/02 17:24:46
立式风车
背景简介
立式风车是一种由风力驱动使轮轴旋转的机械，旋转的轮轴带动磨或水车，从而达到磨麦或取水灌溉的目的，它发明于宋代。南宋刘一止（1078～1161）《苫溪集》卷三：“老龙下饮骨节瘦，引水上诉声呷呀。初疑蹙踏动地轴，风轮共转相钩加。……残年我亦冀一饱，谓此鼓吹胜闻蛙。”这里，“风轮”当指风车的风轮，“钩加”应指风车与翻车之间的传动。从“残年”二字推断，这当是1140～1150年前后的事。明代，徐光启《农政全书》卷十六记，“近河南及真定诸府（在今河南、河北两省内），大作井以灌田”，“高山旷野或用风轮也”。《天工开物》卷一又记，扬郡（今江苏省扬州、泰州、江都等地）“以风帆数扇”驱动翻车，“去泽水以便栽种”。
立式风车的复原模型图
',1)">
立式风车动画模拟
风车的早期记载过于简略，没有指出装置的结构形式和叶片（风帆）数。明代童冀的《水车行》对零陵（今湖南水州及广西全州一带）使用风力翻车的情景作了如下描述：“零陵水车风作轮．缘江夜响盘空云。轮盘团团径三丈，水声却在风轮上。……轮盘引水入沟去，分送高田种禾黍，盘盘自转不用人，年年只用修车轮。”对照清代的记载，可以断定，这种直径达三丈的风车为立轴式（或称立帆式）“大风车”。
原理和结构简介
清中叶，周庆云在《盐法通志》卷三十六中描述了立轴式风车的构造原理：“风车者，借风力回转以为用也。车凡高二丈余，直径二丈六尺许：上安布帆八叶，以受八风。中贯木轴，附设平行齿轮。帆动批转，激动平齿轮，与水车之竖齿轮相搏，则水车腹页周旋，引水而上。此制始于安凤官滩，用之以起水也。长芦所用风车，以坚木为干，干之端平插轮木者八。如车轮形。下亦如之。四周挂布帆八扇。下轮距地尺余，轮下密排小齿；再横设一轴，轴之两端亦排密齿与轮齿相错合，如犬牙形，其一端接于水桶，水桶亦以木制，形式方长二三丈不等，宽一尺余。下入于水，上接于轮。桶内密排逼水板，合乎相之宽狭，使使无余隙，逼水上流入池。有风即转，昼夜不息。……”又按：“一风车能使动两水车。譬如风车平齿轮居中，驭驶两水车竖齿往来相承，一车吸引外沟水。一车吸引由汪子流于各沟内未成卤之水。
晚清林昌彝《砚桂绪录》则介绍了立轴风车的装用方法：“山阴汪禹九《雨韭鑫笔记》载造风车车水之法，极为巧便，尝谓船使风篷，随河路之湾曲尚可宛转用之，若于平地作风车以转水车，可代桔槔之多费人力，亦不必如舟帆之随时转侧也。风车之篷用布蒲、竹篾者。皆可架车于平地四面有风处，风车圈各有笋。互相接续于水车，如钟表内铜圈然。其水车一如田问常用之式，置于水中亦有笋以接风车，随之而转。又风车上下另加篷两扇，斜侧向里，留篷以逼风入车更得力。惟水车置于河道内，殊碍行船，可于堤外开一水窦，通堤内开沟三五丈，引水入大池中，池中置水车，岸上置风车，随风所向转水灌田。……昔余过浙江处州，舟中曾见乡村中用此法以车水。”其中，“风车圈”系指卧置大齿轮，“笋”即齿轮的齿。另加的两扇“篷”起着导风于风轮的作用，扩大了风能利用面积。
据陈立调查，20世纪50年代初，仅渤海之滨的汉沽塞上区和塘大区就有立轴式风车约600部。民间有诗云：“大将军八面威风，小桅子随风转动，上戴帽子下立针，水旱两头任意动。”
立轴式风车采用形似八棱柱的框架结构，又称“走马灯”或大风车。立轴上部镶接8根辐杆，下部镶接8根座杆。桅杆与辐杆、座杆、旋风榄、篷子股相联，挂上风帆，即构成风轮。立轴与铁环的配合，以及针子与铁轴托（铁碗）的配合，构成两副滑动轴承。平齿轮固定在立轴下部，与一个小的竖齿轮（旱头，有17或18个齿）啮合。竖齿轮通过其方孔，装在直径约7寸的大轴上，并可在轴上左右移动，以实现齿轮的啮合与分离，起离合器的作用。大轴上装着主动链轮（水头，12个齿），驱动龙骨。
汉沽立式风车结构简图 天津塘沽风车挂帆法 阜宁风车挂帆法
1．扬绳（4根粗铁丝或木杆拉在大柱1） 2．辐杆（伞盘秤） 3．铁环（将军帽） 4．立抽（大将军。直径大于8寸，高22尺）5．旋风榄6桅杆（小桅子）7．风帆（风篷，8个） 8．座杆9针子(锥形铁轴端) 10．平齿轮（车盘，车圈，直径10尺，88个齿） 11．篷子股(支杆) 12．大柱。注：括号内为别名与规格。
风帆的构造原理与中国式船帆无异。每面帆以滕圈套在桅扦上，上端系游绳（升帆索）吊挂在辐杆的滑车上。帆的靠近立铀的一边用缆绳（帆脚索）拉系在临近的一个桅杆下部。通过收放游绳来调节帆的高低及帆的受风面积。风吹帆，推动桅杆，使立轴和平齿轮转动，驱动翻车。风压与帆的面积、升挂高度及安装角度有关。风大时，一个平齿轮可驱动两台甚至三台翻车。
在风车启动之前，调节转速的主要措施是选择风帆的升挂高度，另一办法是增减缆绳的长度，改变风帆与缆绳及风轮半径方向的夹角。根据刘仙洲所记，天津塘沽地区风车的风帆在拉紧时与风轮半径重合（上中图）。苏北阜宁风车的风帆在拉紧时与风轮半径成一初始角（上右图）。
立式风车最为巧妙之处在于风车运转过程中风帆的方向自动调节（如图）。风帆为船帆式。帆并非安装于轮轴径向位置，而是安装在轴架周围的八根柱杆上。帆又是偏装，即帆布在杆的一边较窄，在另一边较宽，并用绳索拉紧。如图，当风作用于A时，帆为顺风，帆与风向垂直 （受力最大）并被绳拉紧；转到位置C时，帆被吹向外，帆面与风向平行；至E处再恢复迎风位置。利用绳索的松紧和帆的偏装，它可以利用戗风或逆风，如同在船帆中一样。这种装置方式使帆可以自由随风摆动，而不产生特别的阻力，帆在外周转动的有效风力作用范围，超出180度。如在位置G，开始转入顺风，帆还可以利用部分风力少量作业。这种船帆式风车的特色，为中国所独有。
风帆及其受力转动示意图
20世纪五六十年代中国还有很多立式风车、出于它体积庞大，占地面积较多、20世纪80年代中期已被电动或内燃机水泵替代。
知识点
1、立式风车是一种由风力作为原动力，来驱动轮轴旋转的机械。
2、立式风车是采用风力作为原动力，是绿色能源，环保能源。
3、立式风车最为巧妙之处在于风车运转过程中风帆的方向自动调节。
4、立式风车主要结构由平齿轮、立轴和风帆等组成的回转运动。
5、以实现齿轮的啮合与分离，起离合器的作用。
背景简介
立式风车是一种由风力驱动使轮轴旋转的机械，旋转的轮轴带动磨或水车，从而达到磨麦或取水灌溉的目的，它发明于宋代。南宋刘一止（1078～1161）《苫溪集》卷三：“老龙下饮骨节瘦，引水上诉声呷呀。初疑蹙踏动地轴，风轮共转相钩加。……残年我亦冀一饱，谓此鼓吹胜闻蛙。”这里，“风轮”当指风车的风轮，“钩加”应指风车与翻车之间的传动。从“残年”二字推断，这当是1140～1150年前后的事。明代，徐光启《农政全书》卷十六记，“近河南及真定诸府（在今河南、河北两省内），大作井以灌田”，“高山旷野或用风轮也”。《天工开物》卷一又记，扬郡（今江苏省扬州、泰州、江都等地）“以风帆数扇”驱动翻车，“去泽水以便栽种”。
立式风车的复原模型图
',1)">
立式风车动画模拟
风车的早期记载过于简略，没有指出装置的结构形式和叶片（风帆）数。明代童冀的《水车行》对零陵（今湖南水州及广西全州一带）使用风力翻车的情景作了如下描述：“零陵水车风作轮．缘江夜响盘空云。轮盘团团径三丈，水声却在风轮上。……轮盘引水入沟去，分送高田种禾黍，盘盘自转不用人，年年只用修车轮。”对照清代的记载，可以断定，这种直径达三丈的风车为立轴式（或称立帆式）“大风车”。
原理和结构简介
清中叶，周庆云在《盐法通志》卷三十六中描述了立轴式风车的构造原理：“风车者，借风力回转以为用也。车凡高二丈余，直径二丈六尺许：上安布帆八叶，以受八风。中贯木轴，附设平行齿轮。帆动批转，激动平齿轮，与水车之竖齿轮相搏，则水车腹页周旋，引水而上。此制始于安凤官滩，用之以起水也。长芦所用风车，以坚木为干，干之端平插轮木者八。如车轮形。下亦如之。四周挂布帆八扇。下轮距地尺余，轮下密排小齿；再横设一轴，轴之两端亦排密齿与轮齿相错合，如犬牙形，其一端接于水桶，水桶亦以木制，形式方长二三丈不等，宽一尺余。下入于水，上接于轮。桶内密排逼水板，合乎相之宽狭，使使无余隙，逼水上流入池。有风即转，昼夜不息。……”又按：“一风车能使动两水车。譬如风车平齿轮居中，驭驶两水车竖齿往来相承，一车吸引外沟水。一车吸引由汪子流于各沟内未成卤之水。
晚清林昌彝《砚桂绪录》则介绍了立轴风车的装用方法：“山阴汪禹九《雨韭鑫笔记》载造风车车水之法，极为巧便，尝谓船使风篷，随河路之湾曲尚可宛转用之，若于平地作风车以转水车，可代桔槔之多费人力，亦不必如舟帆之随时转侧也。风车之篷用布蒲、竹篾者。皆可架车于平地四面有风处，风车圈各有笋。互相接续于水车，如钟表内铜圈然。其水车一如田问常用之式，置于水中亦有笋以接风车，随之而转。又风车上下另加篷两扇，斜侧向里，留篷以逼风入车更得力。惟水车置于河道内，殊碍行船，可于堤外开一水窦，通堤内开沟三五丈，引水入大池中，池中置水车，岸上置风车，随风所向转水灌田。……昔余过浙江处州，舟中曾见乡村中用此法以车水。”其中，“风车圈”系指卧置大齿轮，“笋”即齿轮的齿。另加的两扇“篷”起着导风于风轮的作用，扩大了风能利用面积。
据陈立调查，20世纪50年代初，仅渤海之滨的汉沽塞上区和塘大区就有立轴式风车约600部。民间有诗云：“大将军八面威风，小桅子随风转动，上戴帽子下立针，水旱两头任意动。”
立轴式风车采用形似八棱柱的框架结构，又称“走马灯”或大风车。立轴上部镶接8根辐杆，下部镶接8根座杆。桅杆与辐杆、座杆、旋风榄、篷子股相联，挂上风帆，即构成风轮。立轴与铁环的配合，以及针子与铁轴托（铁碗）的配合，构成两副滑动轴承。平齿轮固定在立轴下部，与一个小的竖齿轮（旱头，有17或18个齿）啮合。竖齿轮通过其方孔，装在直径约7寸的大轴上，并可在轴上左右移动，以实现齿轮的啮合与分离，起离合器的作用。大轴上装着主动链轮（水头，12个齿），驱动龙骨。
汉沽立式风车结构简图 天津塘沽风车挂帆法 阜宁风车挂帆法
1．扬绳（4根粗铁丝或木杆拉在大柱1） 2．辐杆（伞盘秤） 3．铁环（将军帽） 4．立抽（大将军。直径大于8寸，高22尺）5．旋风榄6桅杆（小桅子）7．风帆（风篷，8个） 8．座杆9针子(锥形铁轴端) 10．平齿轮（车盘，车圈，直径10尺，88个齿） 11．篷子股(支杆) 12．大柱。注：括号内为别名与规格。
风帆的构造原理与中国式船帆无异。每面帆以滕圈套在桅扦上，上端系游绳（升帆索）吊挂在辐杆的滑车上。帆的靠近立铀的一边用缆绳（帆脚索）拉系在临近的一个桅杆下部。通过收放游绳来调节帆的高低及帆的受风面积。风吹帆，推动桅杆，使立轴和平齿轮转动，驱动翻车。风压与帆的面积、升挂高度及安装角度有关。风大时，一个平齿轮可驱动两台甚至三台翻车。
在风车启动之前，调节转速的主要措施是选择风帆的升挂高度，另一办法是增减缆绳的长度，改变风帆与缆绳及风轮半径方向的夹角。根据刘仙洲所记，天津塘沽地区风车的风帆在拉紧时与风轮半径重合（上中图）。苏北阜宁风车的风帆在拉紧时与风轮半径成一初始角（上右图）。
立式风车最为巧妙之处在于风车运转过程中风帆的方向自动调节（如图）。风帆为船帆式。帆并非安装于轮轴径向位置，而是安装在轴架周围的八根柱杆上。帆又是偏装，即帆布在杆的一边较窄，在另一边较宽，并用绳索拉紧。如图，当风作用于A时，帆为顺风，帆与风向垂直 （受力最大）并被绳拉紧；转到位置C时，帆被吹向外，帆面与风向平行；至E处再恢复迎风位置。利用绳索的松紧和帆的偏装，它可以利用戗风或逆风，如同在船帆中一样。这种装置方式使帆可以自由随风摆动，而不产生特别的阻力，帆在外周转动的有效风力作用范围，超出180度。如在位置G，开始转入顺风，帆还可以利用部分风力少量作业。这种船帆式风车的特色，为中国所独有。
风帆及其受力转动示意图
20世纪五六十年代中国还有很多立式风车、出于它体积庞大，占地面积较多、20世纪80年代中期已被电动或内燃机水泵替代。
知识点
1、立式风车是一种由风力作为原动力，来驱动轮轴旋转的机械。
2、立式风车是采用风力作为原动力，是绿色能源，环保能源。
3、立式风车最为巧妙之处在于风车运转过程中风帆的方向自动调节。
4、立式风车主要结构由平齿轮、立轴和风帆等组成的回转运动。
5、以实现齿轮的啮合与分离，起离合器的作用。