前言

机械动力模组正在获得越来越多的关注,动力系统作为模组的亮点之一对此功不可没。本篇教程将针对这一设计新颖的能量系统作详细的说明,希望能帮助到喜欢机械动力模组的各位玩家。

本教程侧重概念与原理方面的讲解,对于方块和物品的用途不作过多深入。对此会考虑单独出一篇教程。

动力系统概述

通常来说,动力系统包括以下组成元素:

  • 动力源

  • 传动结构

  • 耗能机器

动力源即产生动力的装置或机器,例如 水车 风车轴承 ,不同动力源产生的应力转速不同,一个动力系统中可以有多个动力源。

传动结构起到接受并传递动力的作用,同时也能对动力变速,传动结构常用的方块包括 传动杆 齿轮 大齿轮 十字齿轮箱 等。一般来说我们希望动力源能够驱动多个机器或远处的机器,或者希望对动力进行变速以满足需求,就需要使用到传动结构。

耗能机器即接受动力并进行各种工作的机器,例如 动力辊压机 动力搅拌器 ,不同能耗机器消耗的应力不同且不随其他因素改变,输入的转速越快工作速度越快。

额外需要注意的是,相比于其他模组中传统的电力能量系统,动力系统中不存在储能装置,或者说动力系统不存在“惯性”。机器在接入动力后不论工作与否,都会持续消耗能量,这一点在设计动力系统时需要注意。

应力、转速与速度应力

动力系统详解 - 机械师设计指南-第1张图片

以如图所示系统为例,讲解动力系统中的基本概念:应力、转速与速度应力。

系统包含作为动力源的 水车 和作为能耗机器的 动力辊压机 ,通过 传动杆 连接,并且安装了 速度表 和 应力表 以方便查看速度和应力状态。

戴上 工程师护目镜 可以方便我们查看动力系统的状态。我们可以看到:

动力系统详解 - 机械师设计指南-第2张图片

水车产生了256su的速度应力
动力系统详解 - 机械师设计指南-第3张图片

传动杆的转速是16RPM (即每分钟16转)

动力系统详解 - 机械师设计指南-第4张图片

系统的速度应力是256su ,其中128su被消耗 , 整个网络有50%的速度应力被消耗(虽然GUI显示为“应力”但其实际代表值为速度应力)应力表不显示应力?

动力系统详解 - 机械师设计指南-第5张图片

动力辊压机消耗了128su的速度应力

仅仅是观察并不足以说明应力、转速和速度应力的关系,但是如果将它们带入中学物理就十分好理解了。

  • 应力即扭矩。对于动力源而言,其应力代表产生的力的大小。对于耗能机器而言,其应力则是机器施加阻力或摩擦力的大小。

  • 转速就是转速。

  • 速度应力是应力和转速的乘积,对应的物理概念是功率。我们知道力乘以做工距离等于能量,力乘以速度等于功率,扭矩乘以转速也差不多。


结合以上说明,重新解释这个系统:

  • 水车产生了256su的速度应力,水车的转速是16RPM,可以推算出水车的应力其实是16。

  • 速度表和应力表显示的数值与水车产生动力的情况一致。

  • 动力辊压机消耗了128su的功率,其接收的转速为16RPM,可以推算出其应力是8。

  • 水车提供了16的动力,辊压机施加了8的摩擦力,动力大于摩擦力,故系统可以正常运行。

  • 另一种解读方式:水车提供了256su的功率,辊压机消耗了128su的功率,提供的功率大于消耗的功率,故系统可以正常运行。

过载和变速

前面分析了一个正常工作的系统中,动力应该大于阻力,那么当阻力大于动力时会发生什么呢?

将辊压机的数量增加到三个,看看会发生什么。

动力系统详解 - 机械师设计指南-第6张图片

三个辊压机消耗的速度应力为384su,大于水车提供的256su,系统过载了。(或者等效地说消耗的应力是24,大于水车提供的16,不过由于应力表不直接显示应力,以速度应力说明更加直观)

过载后整个系统都停止了转动,什么都不能做了。

对于过载,GUI已经贴心地提醒我们,要么添加更多的动力源,要么进行减速。

添加动力源这点很好理解,一个水车能带动2个辊压机,两个水车就能带动4个辊压机。

不过添加动力源这种方法并不总是适用的,有时候需要在动力源不变的情况下使系统继续工作,这就需要用到变速

如图所示设置一个大齿轮和齿轮:

动力系统详解 - 机械师设计指南-第7张图片

在机械动力模组中,大小齿轮之间的传动比是1:2,也就是说,当动力通过大小齿轮传输时,小齿轮的转速是大齿轮的两倍。大齿轮的转速是小齿轮的一半。

依据这点,可以得知:

  • 现在辊压机接收的转速是原来的一半,即8RPM。

  • 每个辊压机消耗的速度应力是8*8=64su,三个一共消耗64*3=192su,小于水车提供的256su。

  • 系统又能正常工作了。那么代价是什么呢?

通过降低辊压机工作的速度,系统恢复了运行。不过辊压机的转速降低了一半,工作速度也比原来慢了一半。

总结:

  • 系统中消耗的速度应力大于产生的速度应力时系统会过载,从而停止工作。或者说系统中阻力大于动力时,不过用速度应力衡量更方便。

  • 通过变速降低机器工作速度,从而降低机器消耗的速度应力,可以减轻系统负载,代价是机器工作速度变慢。

当然,容易想到的是,通过变速提升机器工作转速,以消耗更多速度应力为代价,提升机器的工作速度。

如图所示,下方的辊压机经提速工作速度明显大于未经提速的上方辊压机:

动力系统详解 - 机械师设计指南-第8张图片

结语

至此,机械动力模组中动力系统的讲解就已基本完成,非常感谢您的阅读,在此还有一些需要说明的:

  • 教程使用的模组版本是v0.3c,不排除后续更新会有所改动,考虑到概念和原理性的内容不会有较大更改,本教程应该长期有效。

  • 本教程仅针对动力系统讲解,不过不排除后续会制作其他方面的教程。

祝您游玩愉快。