Деревянный паровой двигатель

Pierwsze maszyny parowe z ruchomym oscylacyjnym cylindrem powstały w XIX wieku i służyły do napędu małych statków parowych. Do ich zalet należała prostota konstrukcji. Oczywiście tamte maszyny parowe nie były wykonane z drewna, lecz z metalu. Miały niewiele części, nie psuły się i były tanie w produkcji. Robiono je w wersji poziomej albo pionowej, tak żeby nie zajmowały na stateczku dużo miejsca. Tego typu maszyny parowe produkowano także jako działające miniatury. Były to napędzane parą zabawki politechniczne.

Простота конструкции паровой машины с качающимся цилиндром является ее большим преимуществом, и у нас может возникнуть соблазн сделать такую ​​модель из дерева. Мы, безусловно, хотим, чтобы наша модель работала, а не просто стояла. Это достижимо. Однако гонять его мы будем не горячим паром, а обычным холодным воздухом, желательно от домашнего компрессора или, например, пылесоса. Дерево – интересный и простой в обработке материал, поэтому в нем можно воссоздать механизм паровой машины. Так как при построении нашей модели мы предусмотрели боковую разъемную часть цилиндра, благодаря этому мы можем видеть, как работает поршень и как движется цилиндр относительно отверстий ГРМ. Предлагаю немедленно приступить к работе.

Работа машины паровой с качающимся цилиндром. Мы можем проанализировать их на фото 1 на серии фотографий, отмеченных от a до f.

1. Пар поступает в цилиндр через впускное отверстие и толкает поршень.
2. Поршень вращает маховик через поршневой шток и кривошип шатуна.
3. Цилиндр меняет свое положение, по мере движения поршня он закрывает вход и открывает выход пара.
4. Поршень, приводимый в движение инерцией ускоряющегося маховика, выталкивает отработанный пар через это отверстие, и цикл начинается сначала.
5. Цилиндр меняет положение, и впускное отверстие открывается.
6. Сжатый пар снова проходит через впускное отверстие и толкает поршень.

Инструменты: wiertarka elektryczna na statywie, wiertarka zamocowana do stołu warsztatowego, szlifierka taśmowa, szlifierka wibracyjna, dremel z końcówkami do obrabiania drewna, wyrzynarka, glutownica z klejem na gorąco, narzynka M3 z uchwytem do gwintowania, wiertło stolarskie 14 milimetrów. Do napędu modelu zastosujemy sprężarkę albo odkurzacz.

Материалы: сосновая доска шириной 100 на 20 миллиметров, валик диаметром 14 миллиметров, доска 20 на 20 миллиметров, доска 30 на 30 миллиметров, доска 60 на 8 миллиметров, фанера толщиной 10 миллиметров. Силиконовая смазка или машинное масло, гвоздь диаметром 3 миллиметра и длиной 60 миллиметров, прочная пружина, гайка с шайбой М3. Прозрачный лак в аэрозольном баллончике для лакировки дерева.

База машины. Мы сделаем его из доски размером 500 на 100 на 20 миллиметров. Перед покраской хорошо выровнять все неровности доски и места, оставшиеся после резки, наждачной бумагой.

Опора маховика. Выпилим его из сосновой доски размером 150 на 100 на 20 миллиметров. Нам понадобятся два одинаковых элемента. После скругления ленточной шлифовальной машиной, наждачной бумагой 40 по верхним кромкам в дугах и обработки мелкой наждачной бумагой в опорах просверлить отверстия диаметром 14 миллиметров в местах, как показано на рис. фото 2. Wysokość suportu na odcinku między podstawą i osią ma być większa niż promień koła zamachowego.

Обод маховика. Его мы будем вырезать из фанеры толщиной 10 миллиметров. Колесо имеет диаметр 180 миллиметров. Нарисуйте на фанере штангенциркулем два одинаковых круга и вырежьте их электролобзиком. На первом круге соосно рисуем круг диаметром 130 миллиметров и вырезаем его центр. Это будет обод маховика, то есть его обод. Венок для увеличения инерции вращающегося колеса.

Маховик. Наш маховик имеет пять спиц. Они будут созданы таким образом, что мы нарисуем на колесе пять треугольников с закругленными краями и повернутыми на 72 градуса по отношению к оси колеса. Начнем с того, что начертим на бумаге круг диаметром 120 миллиметров, за ним спицы толщиной 15 миллиметров и кружочки по углам получившихся треугольников. Вы можете увидеть это на фото 3. i 4., где показана конструкция колеса. Накладываем бумагу на вырезанные кружочки и дыроколом отмечаем центры всех маленьких кружочков. Это обеспечит точность сверления. Просверливаем все углы треугольников сверлом диаметром 14 миллиметров. Поскольку лопастная дрель может испортить фанеру, рекомендуется просверлить только половину ее толщины, затем перевернуть материал и закончить сверление. Плоское сверло такого диаметра заканчивается крошечным выступающим стержнем, который позволит нам точно найти центр просверленного отверстия на другой стороне фанеры. Размышляя о превосходстве столярных цилиндрических сверл над плоскими столярными, спилим электролобзиком оставшийся ненужный материал с маховика для получения эффективных спиц. Дремелем компенсируем любые неточности и скругляем края спиц. Приклейте круг с венком с помощью клея vicola. Просверливаем в центре отверстие диаметром 6 миллиметров, чтобы вставить по центру винт М6, получив таким образом примерную ось вращения колеса. После установки болта в качестве оси колеса в дрель обрабатываем быстро вращающееся колесо сначала крупнозернистой, а затем мелкой шкуркой. Советую менять направление вращения дрели, чтобы не ослаблялся колесный болт. Колесо должно иметь ровные края и равномерно вращаться после обработки, не ударяясь вбок. Когда это достигнуто, разбираем временный болт и сверлим отверстие под целевую ось диаметром 14 миллиметров.

Соединительный стержень. Его мы будем вырезать из фанеры толщиной 10 миллиметров. Для облегчения работы предлагаю начать с того, что просверлить два отверстия диаметром 14 миллиметров на расстоянии 38 миллиметров друг от друга, а уже потом выпиливать окончательную классическую форму, как показано на фото 5.

Ось маховика. Он сделан из вала диаметром 14 миллиметров и длиной 190 миллиметров.

Ось шатуна. Он вырезается из вала диаметром 14 миллиметров и длиной 80 миллиметров.

Цилиндр. Его мы будем вырезать из фанеры толщиной 10 миллиметров. Он состоит из пяти элементов. Два из них имеют размеры 140 на 60 миллиметров и являются боковыми стенками цилиндра. Низ и верх 140 на 80 миллиметров. Нижняя часть цилиндра имеет размеры 60 на 60 и толщину 15 миллиметров. Эти части показаны на фото 6. Склеиваем дно и бока цилиндра плетеным клеем. Одним из условий правильной работы модели является перпендикулярность склейки стенок и дна. В верхней части крышки цилиндра просверлите отверстия для шурупов. Просверливаем отверстия сверлом на 3 мм так, чтобы они попали в центр толщины стенки цилиндра. Немного просверлите отверстия в крышке 8-миллиметровым сверлом, чтобы головки винтов могли спрятаться.

Поршень. Его размеры составляют 60 на 60 на 30 миллиметров. В поршне сверлим центральное глухое отверстие диаметром 14 миллиметров на глубину 20 миллиметров. В него мы будем вставлять шток поршня.

Шток поршня. Он сделан из вала диаметром 14 миллиметров и длиной 320 миллиметров. Шток поршня оканчивается с одной стороны поршнем, а с другой зацепом на оси кривошипа шатуна.

Стержень оси шатуна. Мы сделаем его из бруска сечением 30 на 30 и длиной 40 миллиметров. Сверлим в блоке 14-миллиметровое отверстие и перпендикулярно ему второе глухое отверстие. В это отверстие мы вклеим другой свободный конец штока поршня. Очистите внутреннюю часть сквозного отверстия и зачистите ее мелкой наждачной бумагой, свернутой в трубку. Ось шатуна будет вращаться в отверстии, и мы хотим уменьшить трение в этой точке. Наконец, ручка закругляется и обрабатывается напильником по дереву или ленточной шлифовальной машиной.

Кронштейн ГРМ. Его мы будем вырезать из сосновой доски размерами 150 на 100 на 20. После обработки наждачной бумагой в опоре просверлите три отверстия в местах, как показано на картинке. Первое отверстие диаметром 3 мм для оси ГРМ. Два других — это вход и выход воздуха в цилиндр. Точка сверления для всех трех показана на фото 7. При изменении размеров деталей машины места сверления должны быть найдены опытным путем путем предварительной сборки машины и определения верхнего и нижнего положения цилиндра, а именно места просверленного в цилиндре отверстия. Место, где будет работать ГРМ, шлифуется орбитальной шлифовальной машиной с мелкой бумагой. Он должен быть ровным и очень гладким.

Oś wahliwego rozrządu. Затупите конец гвоздя длиной 60 миллиметров и закруглите его напильником или болгаркой. Используя плашку М3, нарежьте ее конец длиной примерно 10 миллиметров. Для этого выбираем прочную пружину, гайку М3 и шайбу.

Распределение. Zrobimy go z listewki o wymiarach 140 na 60 na 8 milimetrów. W tej części modelu wiercimy dwa otwory. Pierwszy o średnicy 3 milimetrów. Umieścimy w nim gwóźdź, będący osią obrotu cylindra. Pamiętajmy o takim nawierceniu tego otworu, by łepek gwoździa był dokładnie zagłębiony w drewnie i nie wystawał ponad jego płaszczyznę. To bardzo istotny moment naszej pracy, wpływający na poprawne działanie modelu. Drugi otwór o średnicy 10 milimetrów to otwór wlotowo-wylotowy powietrza. W zależności od położenia cylindra względem otworów w suporcie rozrządu powietrze będzie dostawać się pod tłok, popychając go, a potem w kierunku przeciwnym będzie wypychane przez ten tłok. Rozrząd wraz z wklejonym gwoździem, pełniącym rolę osi, przyklejamy do powierzchni cylindra. Oś nie powinna się chwiać i ma być prostopadła do powierzchni. Wreszcie wiercimy otwór w cylindrze, posiłkując się położeniem otworu w deseczce rozrządu. Wszystkie nierówności drewna tam, gdzie będzie się stykać z suportem rozrządu, wygładzamy szlifierką oscylacyjną z drobnym papierem ściernym.

Сборка машины. Приклейте опоры оси маховика к основанию, внимательно следя за тем, чтобы они находились на одной линии и были параллельны плоскости основания. Перед полной сборкой покрасим элементы и узлы машины бесцветным лаком. Ставим шатун на ось маховика и приклеиваем к ней ровно перпендикулярно. Вставляем ось шатуна во второе отверстие. Обе оси должны быть параллельны друг другу. Приклейте деревянные усиливающие кольца к маховику. В кольцо снаружи вставить шуруп по дереву в отверстие, фиксирующее маховик на оси маховика. С другой стороны основания приклейте опору цилиндра. Все деревянные детали, которые будут двигаться и соприкасаться друг с другом, смажьте силиконовой смазкой или машинным маслом. Силикон должен быть слегка отполирован, чтобы минимизировать трение. От этого будет зависеть правильная работа машины. Цилиндр установлен на каретке так, что его ось выступает за пределы ГРМ. Вы можете увидеть это на фото 8. Na wystający poza suport gwóźdź nakładamy sprężynkę, potem podkładkę i całość zabezpieczamy nakrętką. Cylinder dociśnięty sprężynką powinien lekko poruszać się na swojej osi. Tłok wkładamy na jego miejsce do cylindra, a koniec tłoczyska nakładamy na oś korbowodu. Zakładamy wieczko cylindra i mocujemy je drewnowkrętami. Wszystkie współpracujące ze sobą części mechanizmu, a szczególnie cylinder i tłok, smarujemy oliwą maszynową. Nie żałujmy tłuszczu. Koło poruszone ręką powinno się obracać bez specjalnie wyczuwanych oporów, a korbowód ma przenosić ruch na tłok i cylinder. Фотография 9. Вставьте конец шланга компрессора во входное отверстие и включите его. Поверните колесо, и сжатый воздух переместит поршень, и маховик начнет вращаться. Критической точкой в ​​нашей модели является контакт между пластиной ГРМ и ее статором. Если большая часть воздуха не выходит таким образом, правильно сконструированная машина должна двигаться легко, доставляя любителям «сделай сам» массу удовольствия. Причиной неисправности может быть слишком слабая пружина. Через некоторое время масло впитывается в древесину, и трение становится слишком большим. Это также объясняет, почему люди не строили паровые машины из дерева. Тем не менее, деревянная машина очень эффективна, и знания о том, как работает качающийся цилиндр в такой простой паровой машине, остаются надолго.

Деревянный паровой двигатель