Паровая машина с качающимся цилиндром из старинного Юного техника:

продублирую с форума:
машина там установлена на катере, что для нас не обязательно

Паровая машина с качающимся цилиндром из старинного Юного техника:

Паровая машина с качающимся цилиндром из старинного Юного техника: (Фото 2)

Паровая машина с качающимся цилиндром из старинного Юного техника: (Фото 3)

КАТЕР С ПАРОВОЙ МАШИНОЙ

Изготовление корпуса
Корпус нашего катера вырезается из сухого, мягкого и легкого дерева: липы, осины, ольхи; береза более тверда, и ее труднее обрабатывать. Можно также взять ель или сосну, однако они легко колются, что осложняег работу.
Выбрав полено подходящей толщины, обтешите его топором и отпилите кусок требуемого размера. Последовательность изготовления корпуса показана на рисунках (см. таблицу 33, слева, вверху).
Палубу выпилите из сухой доски. Сверху сделайте палубу немного выпуклой, как у настоящих судов, чтобы попавшая на нее вода стекала за борт. Вырежьте на ней ножом неглубокие бороздки, чтобы придать поверхности палубы вид обшивки из досок.

Постройка котла
Вырезав кусок жести размером 80х155 мм, отогните края шириной около 10 мм в противоположные стороны. Согнув жесть в кольцо, соедините отогнутые края в шов и пропаяйте его (см, таблицу, в середине, справа). Изогните заготовку, чтобы получился овал, вырежьте по нему два овальных донышка и впаяйте их.
Сверху в котле пробейте два отверстия: одно для водоналивной пробочки, другое для прохода пара в сухопарник. Сухопарник — маленькая круглая баночка из жести. Из сухопарника выходит маленькая спаянная из жести трубочка, на конец которой натягивается другая, резиновая трубочка, по которой пар идет к цилиндру паровой машины.
Топка приспособлена только для спиртовой горелки. Снизу топка имеет жестяное дно с загнутыми краями. На рисунке дана выкройка топки. Пунктирными линиями показаны линии сгиба. Спаивать топку нельзя; боковые стенки ее скрепляются двумя-тремя маленькими заклепками. Нижние края стенок отгибаются наружу и охватываются краями жестяного дна.
Горелка имеет два фитиля из ваты и длинную воронкообразную трубочку, спаянную из жести. Через эту трубочку можно подливать в горелку спирт, не вынимая котла с топкой из катера или горелки из топки. Если котел будет соединен с цилиндром паровой машины резиновой трубкой, топку с котлом можно легко вынимать из катера.
Если нет спирта, можно сделать топку, которая будет работать на мелком предварительно разожженном древеслом угле. Уголь насыпается в жестяную коробочку с решетчатым дном. Коробочка с углем устанавливается в топке. Для этого котел придется сделать съемным и закреплять его над топкой проволочными зажимами.

Изготовление машины
На модели катера установлена паровая машина с качающимся цилиндром. Это простая и вместе с тем хорошо работающая модель. Как она работает, видно на таблице 34, справа, вверху.
Первое положение показывает момент впуска пара, когда отверстие в цилиндре совпадает с паровпускным отверстием. В этом положении пар поступает в цилиндр, давит на поршень и толкает его вниз. Давление пара на поршень передается через шатун и кривошип на гребной вал. Во время движения поршня цилиндр поворачивается.
Когда поршень немного не дойдет до нижней точки, цилиндр окажется стоящим прямо, и впуск пара прекратится: отверстие в цилиндре уже не совпадает с впускным отверстием. Но вращение вала продолжается, уже за счет инерции маховика. Цилиндр поворачивается все больше и больше, и когда поршень начнет подниматься кверху, отверстие цилиндра совпадет с другим, выпускным отверстием. Находящийся в цилиндре отработанный пар выталкивается через выпускное отверстие наружу.
Когда поршень поднимется в самое высокое положение, цилиндр снова станет прямо, и выпускное отверстие закроется. В начале обратного движения поршня, когда он уже начнет опускаться, отверстие в цилиндре снова совпадет с паровпускным, пар опять ворвется в цилиндр, поршень получит новый толчок, и все повторится сначала.
Цилиндр отрежьте от латунной, медной или стальной трубочки с диаметром отверстия 7—8 мм или от пустой гильзы патрона соответственного диаметра. Трубочка должна иметь гладкие внутренние стенки.
Шатун выпилите из латунной или железной пластинки толщиной 1,5—2 мм, конец без отверстия вылудите.
Поршень отлейте из свинца непосредственно в цилиндре. Способ отливки точно такой, как и для паровой мащины, описанной раньше. Когда свинец для отливки расплавится, в одну руку возьмите зажатый плоскогубцами шатун, а другой рукой вылейте свинец в цилиндр. Сразу же погрузите в не застывший еще свинец на отмеченную заранее глубину луженый конец шатуна. Он окажется прочно впаянным в поршень. Следите за тем, чтобы шатун был погружен точно отвесно и в центр поршня. Когда отливка остынет, поршень с шатуном вытолкните из цилиндра и осторожно очистите.
Крышку цилиндра вырежьте из латуни или железа толщиной 0,5— 1 мм.
Парораспределительное устройство паровой машины с качающимся цилиндром состоит из двух пластинок: цилиндровой парораспределительной пластинки А, которая припаивается к цилиндру, и парораспределительной пластинки Б, припаиваемой к стойке (раме). Их лучше всего изготовить из латуни или меди и только в крайнем случае из железа (см. таблицу, слева, вверху).
Пластинки должны плотно прилегать друг к другу. Для этого они пришабриваются. Делается это так. Достаньте так называемую проверочную плитку или возьмите небольшое зеркало. Поверхность его покройте очень тонким и ровным слоем черной масляной краски или копоти, стертой на растительном масле. Краска рястирается по поверхности зеркала пальцами. Пришабриваемую пластинку положите на покрытую краской зеркальную поверхность, прижмите пальцами и некоторое время подвигайте по зеркалу из стороны в сторону. Затем снимите пластинку и все выступающие покрывшиеся краской места поскоблите специальным инструментом — шабером. Шабер можно изготовить из старого трехгранного напильника, заточив его грани, как показано на рисунке. Если металл, из которого изготовляются парораспределительные пластинки, мягкий (латунь, медь), то шабер можно заменить перочинным ножом.
Когда все выступающие покрытые краской места пластинки сняты, остаток краски сотрите и снова положите пластинку на проверочную поверхность. Теперь краска покроет большую поверхность пластинки. Очень хорошо. Шабровку продолжайте до тех пор, пока вся поверхность пластинки не станет покрываться мелкими частыми пятнышками краски. После того как пришабрите парораспределительные пластинки, к цилиндровой пластинке А припаяйте винт, вставленный в просверленное в пластинке отверстие. Пластинку с винтом припаяйте к цилиндру. Тогда же припаяйте и крышку цилиндра. Другую пластинку припаяйте к раме машины.
Раму выпилите из латунной или железной пластинки толщиной 2—3 мм и укрепите ее на дне катера при помощи двух шурупов.
Гребной вал сделайте из стальной проволоки толщиной 3—4 мм или из оси набора «конструктор». Вал вращается в трубке, спаянной из жести, К концам ее припаиваются латунные или медные шайбочки с отверстиями точно по валу, В трубку налейте масло, чтобы вода не могла попасть в катер даже тогда, когда верхний конец трубки будет расположен ниже уровня воды. Трубка гребного вала закрепляется в корпусе катера с помощью припаянной наклонно круглой пластинки. Все щели вокруг трубки и крепительной пластинки залейте расплавленной смолой (варом) или замажьте шпаклевкой.
Кривошип изготовляется из небольшой железной пластинки и обрезка проволоки и укрепляется на конце вала пайкой.
Маховик подберите готовый или отлейте из цинка или свинца, как для клапанной паровой машины, описанной раньше. На таблице в кружке показан способ отливки в жестяной баночке, а в прямоугольнике — в глиняной форме.
Гребной винт вырезается из тонкой латуни или железа и припаивается к концу вала. Лопасти изогните под углом не более 45° к оси винта. При большем наклоне они будут не ввинчиваться в воду, а только разбрасывать ее по сторонам.

Сборка
Когда изготовите цилиндр с поршнем и шатуном, раму машины, кривошип и гребной вал с маховиком, можно приступить к разметке, а затем к сверловке впускного и выпускного отверстий парораспределительной пластинки рамы,
Для разметки необходимо сначала просверлить 1,5-миллиметровым сверлом отверстие в цилиндровой пластинке. Это отверстие, просверленное в центре верхней части пластинки, должно входить в цилиндр как можио ближе к крышке цилиндра (см таблицу 35). Впросверленное отверстие вставьте кусочек грифеля от карандаша так, чтобы он на 0,5 мм выступал из отверстия.
Цилиндр вместе с поршнем и шатуном поставьте на место. На конец винта, впаянного в цилиндровую пластинку, наденьте пружинку и навинтите гайку. Цилиндр с вставленным в отверстие графитом прижмется к пластинке рамы. Если вы будете теперь вращать кривошип, как это показано на таблице вверху, графит прочертит на пластинке маленькую дугу, по концам которой и нужно просверлить по отверстию. Это будут впускное (левое) и выпускное (правое) отверстия. Впускное отверстие сделайте немного меньше выпускного. Если впускное отверстие просверлите сверлом диаметром 1,5 мм, то выпускное можно сверлить сверлом диаметром 2мм. По окончании разметки снимите цилиндр и выньте грифель. Заусенцы, оставшиеся после сверловки по краям отверстии, осторожно соскоблите.
Если под руками нет маленького сверла и дрели, то, обладая некоторым терпением, отверстия можно просверлить сверлышком, изготовленным из толстой иглы. Обломайте ушко иглы и вколотите ее наполовину в деревянную ручку. Выступающий конец ушка заточите на твердом брусочке, как показано в кружке на таблице. Вращая рукой ручку с иглой то в одну, то в другую сторону, можно не спеша просверлить отверстия. Это особенно легко, когда пластинки изготовлены из латуни или меди.
Руль изготовляется из жести, толстой проволоки и железа толщиной 1 мм (см. таблицу, справа, внизу). Для наливания воды в котел и спирта в горелку необходимо спаять маленькую воронку.
Чтобы модель не валилась набок на суше, она устанавливается на подставку — стойку.

Испытание и пуск машины
После того как модель будет закончена, можно взяться за испытание паровой машины. Налейте в котел волы на 3/4 высоты. В горелку вставьте фитили и налейте спирта. Подшипники и трущиеся части машины смажьте жидким машинным маслом. Цилиндр протрите чистой тряпочкой или бумагой и тоже смажьте. Если паровая машина построена точно, поверхности пластинок хорошо притерты, правильно размечены и просверлены паровпускное и выходное отверстия, нет перекосов и машина легко вращается за винт, она должна сразу же пойти.
При пуске машины соблюдайте следующие предосторожности:
1. Не отвинчивайте водоналивной пробочки, когда в котле есть пар.
2. Не делайте тугую пружинку и не подтягивайте ее слишком сильно гайкой, так как при этом, во-первых, увеличивается трение между пластинками и, во-вторых, возникает риск взрыва котла. Надо помнить, что при слишком большом давлении пара в котле цилиндровая пластинка с правильно подобранной пружинкой является как бы предохранительным клапаном: она отодвигается от пластинки рамы, излишек пара выходит наружу, и благодаря этому давление в котле все время поддерживается нормальным.
3. Не давайте долго стоять паровой машине, если вода в котле кипит. Образующийся пар должен все время расходоваться.
4. Не давайте выкипеть всей воде в котле. Если это произойдет, котел распаяется.
5. Не закрепляйте очень сильно концы резиновой трубочки, которая также может быть хорошим предохранителем от образования в котле слишком большого давления. Но имейте в виду, что тонкую резиновую трубку раздует давлением пара. Возьмите прочную эбонитовую трубку, в которой иногда прокладывают электропровода, или обмотайте изоляционной лентой обыкновенную резиновую трубку,
6. Для предохранения котла от ржавчины наливайте его кипяченой водой. Чтобы вода в котле скорее закипала, проще всего наливать горячую воду.

Тоже самое но в пдф: www.sharemania.ru/0293826

19 комментариев

avatar
просьба обсуждать на форуме.
avatar
Удивлён что этого ещё тут не было
avatar
Вот что люди делают по этому принципу:

avatar
интересно на сколько выгодно такое количество одинаковых цилиндров. ведь это дополнительное трение.
avatar
это дополнительная тяга :)
avatar
Но не было бы лучше использовать 1 большой? Таже мощьность, при меньшем трении. если делать машину с 6ю цилиндрами то делать машину с шестерным расширением. Это увеличет КПД во много раз.
Это моё мнение. если вы расскажете что даёт данная конструкция выслушаю с удовольствием
avatar
Рассказываю:

В любых поршневых двигателях усилие на вал передаётся неравномерно: у поршня есть рабочий ход, когда на него давит рабочее тело, газ или что ещё, и в этот период он вращает вал, затем следует период, когда поршень возвращается, при этом уже не он вращает вал, а вал двигает его (благодаря инерции маховика. Более того, в разных фазах рабочего хода на поршень газ или пар оказывает неодинаковое давление (как правило, в начале хода больше, в конце — меньше). Это пораждает сильную вибрацию, очень вредную для техники, и при заметной нагрузке (скажем, катим автомобиль) заметны толчки.
Вот для того, чтобы усилие на вал распределить равномерно и применяют большее число цилиндров, поршни которых работают со сдвигом. То есть сначала один поршень давит, затем другой, и т.д. Теоретически, чем больше число поршней, тем плавнее вращение вала. На практике редко бывает больше 6, хотя где-то слышал про 8 цилиндров.
Это справедливо как для пневматических машин, так и для тепловых, и для двигателей внутреннего сгорания, в том числе.
avatar
кстати, а почему при одном большом цилиндре трение меньше? Размер его увеличится, увеличатся трущиеся поверхности. Так что никакой выгоды.
avatar
Уф… давай попорядку.
это элементарно
возьмём 2 цилидра обьёмами
V1=1 V2=9
с одинаковой высотой 1
тогда
R1=Корень(1\pi)=0,56419
R2=Корень(9\pi)=1,692569

длинна окружности поршня

С1=2pi*R1= 3,544908
С2=2pi*R2=10,634723

толщена обоих поршней пусть будет одинакова. пусть будет 0.1

S=2*pi*r*h+2*pi*r*r
s1=2,354493984
s2=19,06347777

итог

при увеличении обьёма в 9 раз мы получили площадь соприкосновения большую в 8

можешь пересчитать
avatar
Размеры растут линейно, а площадь кваратично. :)То есть если толшина ободка поршня 1 см, то увеличивая диаметр цилиндра — площадь трущихся поверхностей будет расти линейно, а рабочая площадь поршня (и мощность) квадратично.
avatar
именно это я и хотел донести до lestar
avatar
ошибка в том: «толщена обоих поршней пусть будет одинакова»
Толщина поршня тоже увеличится пропорционально. Иначе его будет перекашивать в цилиндре и клинить.
avatar
Иными словами, поверхности трения это тоже ПЛОЩАДЬ, так что и растёт по тому же квадратичному закону.
Helgi ну от Вас то неожидал :(
avatar
Довольно просто придумать схему, где не надо утолщать поршень. :) В случае же когда мы пропорционально увеличиваем как диаметр, так и высоту поршня, разумеется отношение площадей останеться одинаковым, но ело в том, что трение не только от площади трущися поверхностей завичит, зачастую увеличение площади уменьшает трение. :)
avatar
«Довольно просто придумать схему, где не надо утолщать поршень. :)» — тогда и в маленьком можно уменьшить. Мы тут рассматриваем случай пропорционального увелечения без изменения конструкции.
«зачастую увеличение площади уменьшает трение. :)» — как?
avatar
Нет не пропорциональное, так как у нас не меняется давление, то нет нужды пропорционально утолщать элементы поршня, но это детали…
А про трение — тривиально, острие иглы если им двигать будет трение выше, чем если тащить иглу плашмя. Да я отлично знаю школьную физику где трение не зависит от площади, а только от силы, но там упрощенные и идиализированные модели, а реальности все немного сложнее, там и переход из трения покой в трение скольжения, и другие тонкости.

Но это наверно уже не суть важно, мы то про тривиалные модельки двигателей говорим. :) Там вообще эффективность копеечная и КПД никакой.
avatar
Благодарю.
avatar
Всем привет. Хочу рассказать, что в детстве делал такую штуку. До лодки не дошло дело, но стационарно она работала. Сейчас вспомнил про неё, хочу разыскать детали и попробовать собрать заново)
avatar
Посмотрите современные виды паровых двигателей и паровые машины — здесь: Rotor-motor.ru. Такие двигатели имеют высокий КПД (намного выше, чем КПД паровозных паровых машин), с помощью таких двигателей Вы можете получать дешевое электричество на дровах- пеллеты, а также на торфе или угле. КПД таких паровых двигателей достигает 25%. Их можно установить на паровой автомобиль и ездить на дровах.
Только зарегистрированные и авторизованные пользователи могут оставлять комментарии.