Дерев'яний паровий двигун

Перші парові машини з рухомим коливальним циліндром були створені в XNUMX столітті і використовувалися для приведення в рух невеликих парових суден. До їх переваг можна віднести простоту конструкції. Звісно, ​​ті парові машини були не дерев’яні, а металеві. У них було мало деталей, вони не ламалися і були дешевими у виготовленні. Їх робили в горизонтальному або вертикальному варіанті, щоб вони не займали багато місця на кораблі. Ці типи парових машин також випускалися як робочі мініатюри. Це були політехнічні іграшки на паровому двигуні.

Простота конструкції парової машини з циліндром, що коливається, є її великою перевагою, і у нас може виникнути спокуса зробити таку модель з дерева. Ми, безперечно, хочемо, щоб наша модель працювала, а не просто стояла. Це можна досягти. Однак ганяти його ми будемо не гарячою парою, а звичайною холодною повітрям, бажано від домашнього компресора або, наприклад, пилососа. Дерево – цікавий та простий у обробці матеріал, тому в ньому можна відтворити механізм парової машини. Оскільки при побудові нашої моделі ми передбачили бічну роз'ємну частину циліндра, завдяки цьому ми можемо бачити, як працює поршень і рухається циліндр щодо отворів ГРМ. Пропоную негайно розпочати роботу.

Робота машини паровий з циліндром, що коливається. Ми можемо проаналізувати їх на фото 1 на серії фотографій, позначених від a до f.

1. Пара надходить у циліндр через впускний отвір і штовхає поршень.
2. Поршень обертає маховик через поршневий шток та кривошип шатуна.
3. Циліндр змінює своє положення, у міру руху поршня він закриває вхід і відкриває вихід пари.
4. Поршень, що приводиться в рух інерцією маховика, що прискорюється, виштовхує відпрацьований пар через цей отвір, і цикл починається спочатку.
5. Циліндр змінює положення і впускний отвір відкривається.
6. Стиснута пара знову проходить через впускний отвір і штовхає поршень.

Інструменти: Електродриль на підставці, дриль прикріплена до верстаку, стрічкова шліфувальна машина, віброшліфувальна машина, дрель з деревообробними наконечниками, лобзик, склеювальна машина гарячим клеєм, плашка М3 з нарізним патроном, столярне свердло 14 міліметрів. Для приводу моделі будемо використовувати компресор або пилосос.

Матеріали: соснова дошка шириною 100 на 20 мм, валик діаметром 14 мм, дошка 20 на 20 мм, дошка 30 на 30 мм, дошка 60 на 8 мм, фанера товщиною 10 мм. Силіконове мастило або машинне масло, цвях діаметром 3 міліметри і довжиною 60 міліметрів, міцна пружина, гайка з шайбою М3. Прозорий лак в аерозольний балончик для лакування дерева.

Основа машини. Ми зробимо його з дошки розміром 500 на 100 на 20 мм. Перед фарбуванням добре вирівняти всі нерівності дошки та місця, що залишилися після різання, наждачним папером.

Підтримка маховика. Випиляємо його із соснової дошки розміром 150 на 100 на 20 міліметрів. Нам знадобляться два однакові елементи. Після заокруглення стрічкової шліфувальної машиною, наждачним папером 40 по верхніх кромках у дугах та обробки дрібним наждачним папером в опорах просвердлити отвори діаметром 14 міліметрів у місцях, як показано на рис. фото 2. Висота каретки між основою і віссю повинна бути більшою за радіус маховика.

Обід маховик. Його ми вирізатимемо з фанери завтовшки 10 міліметрів. Колесо має діаметр 180 мм. Намалюйте на фанері штангенциркулем два однакових кола і виріжте їх електролобзиком. На першому колі співвісно малюємо коло діаметром 130 міліметрів та вирізаємо його центр. Це буде обід маховика, тобто його обід. Вінок для збільшення інерції колеса, що обертається.

Маховик. Наш маховик має п'ять спиць. Вони будуть створені таким чином, що ми намалюємо на колесі п'ять трикутників із закругленими краями та повернутими на 72 градуси до осі колеса. Почнемо з того, що накреслимо на папері коло діаметром 120 міліметрів, за ним спиці товщиною 15 міліметрів і кружечки по кутах трикутників. Ви можете побачити це на фото 3. i 4., де показана конструкція колеса. Накладаємо папір на вирізані кружечки і діроколом відзначаємо центри всіх маленьких кружечків. Це забезпечить точність свердління. Просвердлюємо всі кути трикутників свердлом діаметром 14 мм. Оскільки лопатевий дриль може зіпсувати фанеру, рекомендується просвердлити лише половину її товщини, потім перевернути матеріал і закінчити свердління. Плоске свердло такого діаметру закінчується крихітним стрижнем, що виступає, який дозволить нам точно знайти центр просвердленого отвору з іншого боку фанери. Розмірковуючи про перевагу столярних циліндричних свердел над плоскими столярними, спиленим електролобзиком непотрібний матеріал, що залишився з маховика для отримання ефективних спиць. Дремелем компенсуємо будь-які неточності і заокруглюємо краї спиць. Приклейте коло із вінком за допомогою клею vicola. Просвердлюємо в центрі отвір діаметром 6 мм, щоб вставити по центру гвинт М6, отримавши таким чином зразкову вісь обертання колеса. Після установки болта в якості осі колеса в дриль обробляємо колесо, що швидко обертається спочатку крупнозернистої, а потім дрібною шкіркою. Раджу змінювати напрямок обертання дриля, щоб не послаблювався колісний болт. Колесо повинно мати рівні краї та рівномірно обертатися після обробки, не вдаряючись убік. Коли це досягнуто, розбираємо тимчасовий болт і свердлимо отвір під цільову вісь діаметром 14 мм.

Сполучний стрижень. Його ми вирізатимемо з фанери завтовшки 10 міліметрів. Для полегшення роботи пропоную почати з того, що просвердлити два отвори діаметром 14 мм на відстані 38 мм один від одного, а вже потім випилювати остаточну класичну форму, як показано на фото 5.

Ось маховик. Він виготовлений з валу діаметром 14 мм і довжиною 190 мм.

Ось шатуни. Він вирізається з валу діаметром 14 міліметрів та завдовжки 80 міліметрів.

Циліндр. Його ми вирізатимемо з фанери завтовшки 10 міліметрів. Він складається із п'яти елементів. Два з них мають розміри 140 на 60 мм і є бічними стінами циліндра. Низ і верх 140 на 80 мм. Нижня частина циліндра має розміри 60 на 60 та товщину 15 міліметрів. Ці частини показані на фото 6. Склеюємо дно та боки циліндра плетеним клеєм. Однією з умов правильної роботи моделі є перпендикулярність склеювання стін та дна. У верхній частині кришки циліндра просвердліть отвори для шурупів. Просвердлює отвори свердлом на 3 мм так, щоб вони потрапили в центр товщини стінки циліндра. Небагато просвердліть отвори в кришці 8-міліметровим свердлом, щоб головки гвинтів могли сховатися.

Поршень. Його розміри становлять 60 на 60 на 30 мм. У поршні свердлимо центральний глухий отвір діаметром 14 мм на глибину 20 мм. У нього ми будемо вставляти шток поршня.

Шток поршня. Він виготовлений з валу діаметром 14 мм і довжиною 320 мм. Шток поршня закінчується з одного боку поршнем, з другого зачепом на осі кривошипа шатуна.

Стрижень осі шатуну. Ми зробимо його з бруска перетином 30 на 30 і завдовжки 40 мм. Свердлимо в блоці 14-міліметрове отвір і перпендикулярно йому другий глухий отвір. У цей отвір ми вклеїмо інший вільний край штока поршня. Очистіть внутрішню частину наскрізного отвору і зачистіть його дрібним наждачним папером, згорнутим у трубку. Вісь шатуна буде обертатися в отворі, і ми хочемо зменшити тертя у цій точці. Нарешті, ручка закруглюється та обробляється напилком по дереву або стрічковою шліфувальною машиною.

Кронштейн ГРМ. Його ми вирізатимемо з соснової дошки розмірами 150 на 100 на 20. Після обробки наждачним папером в опорі просвердліть три отвори в місцях, як показано на малюнку. Перший отвір діаметром 3 мм для осі ГРМ. Два інших – це вхід та вихід повітря в циліндр. Точка свердління для всіх трьох показана на фото 7. При зміні розмірів деталей машини місця свердління повинні бути знайдені досвідченим шляхом попереднього збирання машини та визначення верхнього та нижнього положення циліндра, а саме місця просвердленого отвору в циліндрі. Місце, де працюватиме ГРМ, шліфується орбітальною шліфувальною машиною з дрібним папером. Він має бути рівним і дуже гладким.

Поворотна вісь ГРМ. Затупіть кінець цвяха завдовжки 60 мм і закругліть його напилком або болгаркою. Використовуючи плашку М3, наріжте її кінець завдовжки приблизно 10 мм. Для цього вибираємо міцну пружину, гайку М3 та шайбу.

Розподіл. Зробимо його зі смужки розміром 140 на 60 на 8 міліметрів. У цій частині моделі просвердлені два отвори. Перший має діаметр 3 міліметри. В нього вставимо цвях, який є віссю обертання циліндра. Не забудьте просвердлити цей отвір таким чином, щоб головка цвяха була повністю втоплена в деревину і не виступала над її поверхнею. Це дуже важливий момент у нашій роботі, що впливає на коректну роботу моделі. Другий отвір діаметром 10 мм є впуском/випуском повітря. Залежно від положення циліндра по відношенню до отворів у кронштейні ГРМ повітря буде надходити в поршень, штовхаючи його, а потім виштовхуватиметься поршнем у протилежному напрямку. Приклейте ГРМ за допомогою вклеєного цвяха, який виконує роль осі до поверхні циліндра. Вісь не повинна хитатися і повинна бути перпендикулярна до поверхні. Нарешті, просвердліть отвір у циліндрі, використовуючи місце розташування отвору в дошці ГРМ. Всі нерівності деревини, де вона буде стикатися з опорою ГРМ, зачищаються орбітальною шліфувальною машиною з дрібним наждачним папером.

Складання машини. Приклейте опори осі маховика до основи, уважно стежачи за тим, щоб вони знаходилися на одній лінії та були паралельні площині основи. Перед повним складанням пофарбуємо елементи та вузли машини безбарвним лаком. Ставимо шатун на вісь маховика і приклеюємо до неї рівно перпендикулярно. Вставляємо вісь шатуна в другий отвір. Обидві осі мають бути паралельні один одному. Приклейте дерев'яні кільця, що підсилюють, до маховика. У кільце зовні вставити шуруп по дереву в отвір, що фіксує маховик на осі маховика. З іншого боку основи приклейте опору циліндра. Всі дерев'яні деталі, які будуть рухатися і стикатися один з одним, змастіть силіконовим мастилом або олією. Силікон повинен бути трохи відполірований, щоб мінімізувати тертя. Від цього залежатиме правильна робота машини. Циліндр встановлений на каретці так, що його вісь виступає за межі ГРМ. Ви можете побачити це на фото 8. Надіньте пружину на цвях, що виступає за межі опори, потім шайбу і закріпіть все це гайкою. Циліндр, притиснутий пружиною, повинен трохи рухатися по своїй осі. Вставляємо поршень на своє місце в циліндр, а кінець штока надягаємо на вісь шатуна. Надягаємо кришку циліндра і кріпимо її шурупами. Змастіть машинним маслом всі взаємодіючі частини механізму, особливо циліндр і поршень. Давайте не шкодувати жиру. Колесо, яке рухається вручну, повинно обертатися без відчутного опору, а шатун повинен передавати рух поршню і циліндру. Світлина 9. Вставте кінець шланга компресора у вхідний отвір та увімкніть його. Поверніть колесо, і стиснене повітря перемістить поршень і маховик почне обертатися. Критичною точкою у нашій моделі є контакт між пластиною ГРМ та її статором. Якщо більшість повітря не виходить таким чином, правильно сконструйована машина повинна рухатися легко, доставляючи любителям «зроби сам» масу задоволення. Причиною несправності може бути дуже слабка пружина. Через деякий час масло вбирається в деревину, і тертя стає занадто великим. Це також пояснює чому люди не будували парові машини з дерева. Тим не менш, дерев'яна машина дуже ефективна, і знання про те, як працює циліндр, що коливається, в такій простій паровій машині, залишаються надовго.

Дерев'яний паровий двигун