Стационарный двигатель
Хотя романтическая эра пара давно прошла, мы скучаем по старым временам, когда можно было увидеть вагоны, запряженные огромными великолепными локомотивами, раскаленные паровые катки, месящие дорожный щебень, или дымящиеся локомотивы, работающие в поле.
Единая стационарная паровая машина, используемая для привода централизованно, с помощью системы ременных передач, всех фабричных машин или ткацких станков. В ее котле сжигался обыкновенный уголь.Может быть жаль, что таких машин мы не увидим за пределами музея, но построить деревянную модель стационарной машины можно. к большое удовольствие иметь дома такой деревянный мобиль, мобильное рабочее устройство. На этот раз мы построим модель более сложной, чем ранее, паровой машины с ползунковым синхронизатором. Для привода деревянной модели мы, конечно же, будем использовать вместо пара сжатый воздух от бытового компрессора.
Работа паровой машины он заключается в выпуске сжатого водяного пара, а в нашем случае сжатого воздуха, в цилиндр, то с одной, то с другой стороны поршня. Это приводит к переменному скользящему движению поршня, которое передается через шатун и приводной вал на маховик. Шатун преобразует возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение маховика. Один оборот маховика достигается за два рабочих хода поршня. Распределение пара осуществляется с помощью ползункового механизма. Время регулируется эксцентриком, установленным на той же оси, что и маховик и кривошип. Плоский ползун закрывает и открывает каналы для ввода пара в цилиндр, и в то же время позволяет вытеснить использованный расширенный пар.
Инструменты: Пила-трихинелла, пильный диск по металлу, электрическая дрель на подставке, закрепленная на верстаке дрель, ленточно-шлифовальный станок, виброшлифмашина, дремель с насадками по дереву, электролобзик, клеевой пистолет с горячим клеем, столярные сверла 8, 11 и 14 мм. Также могут пригодиться скребки или напильники по дереву. Для привода модели будем использовать домашний компрессор или очень мощный пылесос, сопло которого выдувает воздух.
Материалы: сосновая доска шириной 100 мм и толщиной 20 мм, валики диаметром 14 и 8 мм, доска 20 на 20 мм, доска 30 на 30 мм, доска 60 на 8 мм, фанера толщиной 4 и 10 мм. Шурупы по дереву, гвозди 20 и 40 мм. Прозрачный лак в спрее. Силиконовая смазка или машинное масло.
База машины. Имеет размеры 450 на 200 на 20 мм. Сделаем его из двух кусков сосновых досок и склеим их между собой более длинными сторонами, либо из одного куска фанеры. Любые неровности на доске и места, оставшиеся после резки, хорошо сгладить наждачной бумагой.
Опора оси маховика. Он состоит из вертикальной доски и планки, закрывающей ее сверху. Отверстие под деревянную ось сверлят в месте соприкосновения их поверхностей после их свинчивания. Нам понадобится два набора одинаковых элементов. Нарезаем опоры из сосновой доски размерами 150 на 100 на 20 мм и реек сечением 20 на 20 и длиной 150 мм. В рейках на расстоянии 20 мм от краев просверлите отверстия диаметром 3 мм и рассверлите их сверлом на 8 мм так, чтобы головки шурупов могли легко спрятаться. Также в досках с лицевой стороны сверлим отверстия диаметром 3 мм, чтобы можно было прикрутить планки. В месте контакта сверлом на 14 мм сверлим отверстия под ось маховика. Оба элемента тщательно обрабатываются наждачной бумагой, желательно орбитальной шлифовальной машиной. Также не забудьте зачистить отверстия под деревянную ось из валика свернутой в рулон наждачной бумагой. Ось должна будет вращаться с минимальным сопротивлением. Созданные таким образом опоры разбирают и покрывают бесцветным лаком.
Маховик. Мы начнем с рисования структуры круга на обычной бумаге.Наш маховик имеет общий диаметр 200 мм и имеет шесть спиц. Они будут созданы таким образом, что мы нарисуем на окружности шесть прямоугольников, повернутых на 60 градусов по отношению к оси окружности. Начнем с рисования круга диаметром 130 мм, затем обозначим спицы толщиной 15 мм.. В углах получившихся треугольников рисуем круги диаметром 11 мм. Положите бумагу с нарисованной структурой круга на фанеру и сначала отметьте дыроколом центры всех маленьких кружков и центр круга. Эти вмятины обеспечат точность сверления. Нарисуйте окружность, ступицу и колесо, где спицы заканчиваются парой суппортов, прямо на фанере. Просверливаем все углы треугольников сверлом диаметром 11 мм. Карандашом отметьте места на фанере, которые должны быть пустыми. Это убережет нас от ошибки. Электролобзиком или трихомной пилой мы можем срезать с маховика предварительно размеченный, лишний материал, благодаря чему получим эффективные спицы. Напильником или цилиндрической фрезой, стриппером, а затем дремелем выравниваем возможные неточности и скашиваем края спиц.
Обода маховика. Нам понадобятся два одинаковых обода, которые мы будем приклеивать с двух сторон маховика. Их также будем вырезать из фанеры толщиной 10 мм. Колеса имеют внешний диаметр 200 мм. На фанере рисуем их циркулем и вырезаем электролобзиком. Затем соосно рисуем круг диаметром 130 мм и вырезаем его центр. Это будет обод маховика, то есть его обод. Венок должен своим весом увеличивать инерцию вращающегося колеса. С помощью клея wikol покрываем маховик, т.е. тот, что со спицами, с обеих сторон венками. По центру в маховике просверлите отверстие диаметром 6 мм, чтобы вставить в центр винт М6. Таким образом, мы получим импровизированную ось вращения колеса. После установки этого винта как оси колеса в дрель быстро обрабатываем прялку сначала грубой, а потом мелкой наждачной бумагой. Советую менять направление вращения дрели, чтобы не ослаблялся колесный болт. Колесо должно иметь ровные края, а после обработки на нашем псевдотокарном станке крутиться ровно, без ударов боком. Это очень важный критерий качества маховика. Когда эта цель будет достигнута, снимите временный болт и просверлите отверстие под ось диаметром 14 мм.
Машинный цилиндр. Изготовлен из фанеры 10 мм. Мы начнем с нижней и верхней частей размером 140 на 60 и задней и передней частей размером 60 на 60 мм. Просверлите отверстия диаметром 14 мм по центру этих квадратов. Склеиваем эти элементы между собой горячим клеем из клеевого пистолета, создавая таким образом своеобразный каркас цилиндра. Соответствующие детали должны крепиться перпендикулярно и параллельно друг другу, поэтому при склеивании используйте установочный угольник и удерживайте их в нужном положении, пока клей не затвердеет. Ролик, который будет служить штоком поршня, хорошо вставить в отверстия задней и передней части при склеивании. От точности этой склейки зависит будущая правильная работа модели.
Поршень. Изготовлен из фанеры толщиной 10 мм, имеет размеры 60 на 60 мм. Отшлифуйте края квадрата мелкой наждачной бумагой и сделайте фаски на стенках. Просверлите в поршне отверстие диаметром 14 мм для поршневого штока. В поршне сверху перпендикулярно просверлено отверстие диаметром 3 мм под винт, крепящий поршень к штоку поршня. Просверлите отверстие сверлом на 8 мм, чтобы скрыть головку винта. Винт проходит через шток поршня, удерживая поршень на месте.
Шток поршня. Вырежем цилиндр диаметром 14 мм. Его длина составляет 280 мм. Надеваем поршень на шток поршня и устанавливаем его в поршневую раму. Однако сначала мы определяем положение поршня относительно штока поршня. Поршень переместится на 80 мм. При скольжении он не должен доходить до краев впускного и выпускного отверстий поршня, а в нейтральном положении должен находиться в центре цилиндра, а шток поршня не должен выпадать из передней части цилиндра. Когда найдем это место, отмечаем карандашом положение поршня по отношению к штоку поршня и окончательно просверливаем в нем отверстие диаметром 3 мм.
Распределение. Это самая сложная часть нашей машины. Нам нужно воссоздать воздуховоды от компрессора к цилиндру, от одной стороны к другой стороне поршня, а затем от отработанного воздуха из цилиндра. Эти каналы мы будем делать из нескольких слоев фанеры толщиной 4 мм. ГРМ состоит из пяти пластин размером 140 на 80 мм. В каждой пластине вырезаются отверстия по фигурам, показанным на фото. Начнем с того, что нарисуем на бумаге нужные нам детали и вырежем все детали. Выкройки плиток рисуем фломастером на фанере, располагая их таким образом, чтобы не тратить материал впустую, и в то же время иметь как можно меньше труда при распиливании. Аккуратно размечаем обозначенные места для вспомогательных отверстий и вырезаем лобзиком или трегером соответствующие формы. В конце все выравниваем и зачищаем наждачной бумагой.
Застежка-молния. Это фанерная доска такой формы, как на фото. Сначала просверлите отверстия и вырежьте их электролобзиком. Остальной материал можно разрезать трихомной пилой или утилизировать коническим цилиндрическим резаком или дремелем. С правой стороны ползуна имеется отверстие диаметром 3 мм, в котором будет располагаться ось ручки эксцентрикового рычага.
Направляющие слайдов. Ползунок работает между двумя полозьями, нижней и верхней направляющими. Делать их будем из фанеры или реек толщиной 4 мм и длиной 140 мм. Приклеим направляющие клеем викола на соответствующую следующую пластину ГРМ.
Соединительный стержень. Мы вырежем его в традиционной форме, как на фото. Важно расстояние между осями отверстий диаметром 14 мм. Он должен быть 40 мм.
Кривошипная рукоятка. Изготавливается из полосы 30 на 30 мм и имеет длину 50 мм. Сверлим в блоке отверстие 14 мм и перпендикулярно спереди глухое отверстие. Обработайте противоположный конец блока напильником по дереву и шлифовальной машиной с наждачной бумагой.
Захват штока поршня. Он имеет П-образную форму, изготовлен из бруса 30 на 30 мм и имеет длину 40 мм. Его форму вы можете увидеть на фото. В блоке с лицевой стороны сверлим отверстие 14 мм. С помощью пилы с полотном пилы сделайте два надреза и сделайте прорезь, в которой будет двигаться шток поршня, используя дрель и трихинеллезную пилу. Просверливаем отверстие под ось, соединяющую кривошип со штоком поршня.
Поддержка цилиндра. Нам понадобятся два одинаковых элемента. Вырежьте опоры из сосновой доски размерами 90 х 100 х 20 мм.
Эксцентриситет. Из фанеры толщиной 4 мм вырежьте четыре прямоугольника, каждый размером 40 на 25 мм. В прямоугольниках сверлим отверстия сверлом на 14 мм. Конструкция эксцентрика представлена на фото. Эти отверстия расположены по продольной оси, но смещены друг от друга по поперечной оси на 8 мм. Соединяем прямоугольники по две пары, склеивая их между собой своими поверхностями. Вклейте во внутренние отверстия цилиндр длиной 28 мм. Убедимся, что поверхности прямоугольников параллельны друг другу. В этом нам может помочь рычажная рукоятка.
рычагсоединение ползуна с эксцентриком. Он состоит из трех частей. Первая — это U-образная ручка, включающая ползунок. В плоскости сверлится отверстие под ось, по которой он совершает качательное движение. На другом конце приклеен хомут эксцентрика. Этот зажим разборный и состоит из двух блоков размером 20×20×50 мм каждый. Соедините блоки шурупами по дереву, а затем просверлите 14-мм отверстие на краю ребра для оси эксцентрика. Перпендикулярно оси в одном из блоков просверливаем глухое отверстие диаметром 8 мм. Теперь мы можем соединить обе детали валом диаметром 8 мм и длиной около 160 мм, но важно расстояние между осями этих деталей, которое должно быть 190 мм.
Сборка машины. С помощью болта установите поршень на шток поршня, вставленный в раму цилиндра, и на конце просверлите отверстие под ось рукоятки кривошипа. Помните, что отверстие должно быть параллельно основанию. Приклейте следующие элементы привода ГРМ к раме цилиндра (фото а). Следующая первая пластина с четырьмя отверстиями (фото б), вторая с двумя большими отверстиями (фото в) соединяет отверстия в две пары. Следующей является третья пластина (фото г) с четырьмя отверстиями и на нее ставим бегунок. На фотографиях (фото д и е) видно, что ползунок, смещаемый эксцентриком во время работы, последовательно обнажает то одну, то другую пару отверстий. Приклейте две направляющие, ведущие ползунок к третьей пластине сверху и снизу. К ним прикрепляем последнюю пластину с двумя отверстиями, закрывающую бегунок сверху (фото г). Приклейте блок со сквозным отверстием к верхнему отверстию такого диаметра, чтобы в него можно было закрепить шланг подачи сжатого воздуха. С другой стороны цилиндр закрыт крышкой, привинченной несколькими шурупами. 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. С другой стороны основания приклейте две доски, чтобы получилась опора цилиндра. Приклеиваем к ним комплектный цилиндр с механизмом ГРМ. После того, как цилиндр приклеен, устанавливаем рычаг, соединяющий ползунок с эксцентриком. Только теперь мы можем определить длину рычага, соединяющего кривошип шатуна со штоком поршня. Грамотно вырежьте вал и приклейте П-образные ручки.Соединяем эти элементы осями, сделанными из гвоздей. Первая попытка — повернуть ось маховика вручную. Все движущиеся части должны двигаться без лишнего сопротивления. Кривошип сделает один оборот, и золотник должен отреагировать эксцентричным смещением.
Игра. Смажьте машину маслом там, где мы предполагаем возникновение трения. Наконец, подключаем модель кабелем к компрессору. После запуска агрегата и подачи сжатого воздуха внутрь цилиндра наша модель должна запускаться без проблем, доставляя конструктору массу удовольствия. Любые протечки можно заделать клеем из клеевого пистолета или прозрачным силиконом, но это сделает нашу модель нестираемой. Тот факт, что модель можно разобрать, например, для демонстрации движения поршня в цилиндре, является ценным преимуществом.
