Стаціонарний двигун
Хоча романтична ера пари давно минула, ми нудьгуємо за старими часами, коли можна було побачити вагони, запряжені величезними чудовими локомотивами, розпечені парові ковзанки, що місять дорожній щебінь, або локомотиви, що працюють в полі.
Єдина стаціонарна парова машина, що використовується для приводу централізовано, за допомогою системи ремінних передач, всіх фабричних машин або верстатів. У її казані спалювалося звичайне вугілля.Може бути шкода, що таких машин ми не побачимо поза музеєм, але побудувати дерев'яну модель стаціонарної машини можна. к велике задоволення мати вдома такий дерев'яний мобіль, мобільний робочий пристрій. На цей раз ми побудуємо модель складнішої, ніж раніше, парової машини з повзунковим синхронізатором. Для приводу дерев'яної моделі ми, звичайно ж, використовуватимемо замість пари стиснене повітря від побутового компресора.
Робота парової машини він полягає у випуску стисненої водяної пари, а в нашому випадку стисненого повітря, в циліндр, то з одного, то з іншого боку поршня. Це призводить до змінного ковзного руху поршня, який передається через шатун та приводний вал на маховик. Шатун перетворює зворотно-поступальний рух поршня у обертальний рух маховика. Один оборот маховика досягається за два робочі ходи поршня. Розподіл пари здійснюється за допомогою повзункового механізму. Час регулюється ексцентриком, встановленим на тій же осі, що маховик і кривошип. Плоский повзун закриває і відкриває канали для введення пари в циліндр, і водночас дозволяє витіснити використану розширену пару.
Інструменти: Пила-трихінелла, пиляльний диск по металу, електричний дриль на підставці, закріплений на верстаті дриль, стрічково-шліфувальний верстат, віброшліфувальна машина, дрімель з насадками по дереву, електролобзик, клейовий пістолет з гарячим клеєм, столярні свердла 8, 11 і 14. Також можуть стати в нагоді скребки або напилки по дереву. Для приводу моделі використовуватимемо домашній компресор або дуже потужний пилосос, сопло якого видує повітря.
Матеріали: соснова дошка шириною 100 мм та товщиною 20 мм, валики діаметром 14 та 8 мм, дошка 20 на 20 мм, дошка 30 на 30 мм, дошка 60 на 8 мм, фанера завтовшки 4 та 10 мм. Шурупи по дереву, цвяхи 20 та 40 мм. Прозорий лак у спреї. Силіконове мастило або машинне масло.
Основа машини. Має розміри 450 на 200 на 20 мм. Зробимо його з двох шматків соснових дощок та склеїмо їх між собою довшими сторонами, або з одного шматка фанери. Будь-які нерівності на дошці та місця, що залишилися після різання, добре згладити наждачним папером.
Опора осі маховика. Він складається з вертикальної дошки та планки, що закриває її зверху. Отвір під дерев'яну вісь свердлять у місці дотику їх поверхонь після їх згвинчування. Нам знадобиться два набори однакових елементів. Нарізаємо опори із соснової дошки розмірами 150 на 100 на 20 мм та рейок перетином 20 на 20 та довжиною 150 мм. У рейках на відстані 20 мм від країв просвердлити отвори діаметром 3 мм і розсвердлити їх свердлом на 8 мм так, щоб головки шурупів могли легко сховатися. Також у дошках з лицьового боку свердлимо отвори діаметром 3 мм, щоб можна було прикрутити планки. У місці контакту свердлом на 14 мм свердлимо отвори під вісь маховика. Обидва елементи ретельно обробляються наждачним папером, бажано орбітальною шліфувальною машиною. Також не забудьте зачистити отвори під дерев'яну вісь із валика згорнутим у рулон наждачним папером. Вісь буде обертатися з мінімальним опором. Створені таким чином опори розбирають та покривають безбарвним лаком.
Маховик. Ми почнемо з малювання структури кола на звичайному папері.Наш маховик має загальний діаметр 200 мм та має шість спиць. Вони будуть створені таким чином, що ми намалюємо на колі шість прямокутників, повернутих на 60 градусів до осі кола. Почнемо з малювання кола діаметром 130 мм, потім позначимо спиці завтовшки 15 мм.. У кутах трикутників, що вийшли, малюємо круги діаметром 11 мм. Покладіть папір із намальованою структурою кола на фанеру і спочатку позначте діроколом центри всіх маленьких кружків та центр кола. Ці вм'ятини забезпечать точність свердління. Намалюйте коло, маточину та колесо, де спиці закінчуються парою супортів, прямо на фанері. Просвердлюємо всі кути трикутників свердлом діаметром 11 мм. Олівцем позначте місця на фанері, які мають бути порожніми. Це убереже нас від помилки. Електролобзиком або трихомною пилкою ми можемо зрізати з маховика заздалегідь розмічений зайвий матеріал, завдяки чому отримаємо ефективні спиці. Напилком або циліндричною фрезою, стрипером, а потім дремелем вирівнюємо можливі неточності і скошуємо краї спиць.
Обод маховика. Нам знадобляться два однакові ободи, які ми приклеюватимемо з двох сторін маховика. Їх також вирізатимемо з фанери товщиною 10 мм. Колеса мають зовнішній діаметр 200 мм. На фанері малюємо їх циркулем та вирізаємо електролобзиком. Потім співвісно малюємо коло діаметром 130 мм та вирізаємо його центр. Це буде обід маховика, тобто його обід. Вінок повинен своєю вагою збільшувати інерцію колеса, що обертається. З допомогою клею wikol покриваємо маховик, тобто. той, що зі спицями, з обох боків вінками. По центру в маховику просвердліть отвір діаметром 6 мм, щоб вставити в центр гвинт М6. Таким чином, ми матимемо імпровізовану вісь обертання колеса. Після установки цього гвинта як осі колеса в дриль швидко обробляємо прядку спочатку грубим, а потім дрібним наждачним папером. Раджу змінювати напрямок обертання дриля, щоб не послаблювався колісний болт. Колесо повинно мати рівні краї, а після обробки на нашому псевдотокарному верстаті крутитись рівно, без ударів боком. Це дуже важливий критерій якості маховика. Коли цієї мети буде досягнуто, зніміть тимчасовий болт і просвердліть отвір під вісь діаметром 14 мм.
Машинний циліндр. Виготовлений із фанери 10 мм. Ми почнемо з нижньої та верхньої частин розміром 140 на 60 та задньої та передньої частин розміром 60 на 60 мм. Просвердліть отвори діаметром 14 мм у центрі цих квадратів. Склеюємо ці елементи між собою гарячим клеєм із клейового пістолета, створюючи таким чином своєрідний каркас циліндра. Відповідні деталі повинні кріпитися перпендикулярно та паралельно один одному, тому при склеюванні використовуйте установочний косинець і утримуйте їх у потрібному положенні, поки клей не затвердіє. Ролик, який служитиме штоком поршня, добре вставити в отвори задньої та передньої частини при склеюванні. Від точності цієї склейки залежить майбутня правильна робота моделі.
Поршень. Виготовлений із фанери завтовшки 10 мм, має розміри 60 на 60 мм. Відшліфуйте краї квадрата дрібним наждачним папером та зробіть фаски на стінках. Просвердліть у поршні отвір діаметром 14 мм для поршневого штока. У поршні зверху перпендикулярно просвердлено отвір діаметром 3 мм під гвинт, що кріпить поршень до штока поршня. Просвердліть отвір свердлом на 8 мм, щоб приховати головку гвинта. Гвинт проходить через шток поршня, утримуючи поршень дома.
Шток поршня. Виріжемо циліндр діаметром 14 мм. Його довжина складає 280 мм. Надягаємо поршень на шток поршня і встановлюємо його в поршневу раму. Однак спочатку ми визначаємо положення поршня щодо штока поршня. Поршень переміститься на 80 мм. При ковзанні він не повинен доходити до країв впускного та випускного отворів поршня, а в нейтральному положенні повинен знаходитися в центрі циліндра, а шток поршня не повинен випадати з передньої частини циліндра. Коли знайдемо це місце, відзначаємо олівцем положення поршня по відношенню до штока поршня і остаточно просвердлюємо отвір діаметром 3 мм.
Розподіл. Це найскладніша частина нашої машини. Нам потрібно відтворити повітропроводи від компресора до циліндра, від одного боку до іншого боку поршня, а потім від відпрацьованого повітря з циліндра. Ці канали ми робитимемо з кількох шарів фанери завтовшки 4 мм. ГРМ складається з п'яти пластин розміром 140 на 80 мм. У кожній пластині вирізають отвори по фігурах, показаних на фото. Почнемо з того, що намалюємо на папері потрібні деталі і виріжемо всі деталі. Викрійки плиток малюємо фломастером на фанері, маючи в своєму розпорядженні їх таким чином, щоб не витрачати матеріал марно, і в той же час мати якомога менше праці при розпилюванні. Акуратно розмічаємо позначені місця для допоміжних отворів та вирізаємо лобзиком або трегером відповідні форми. Наприкінці все вирівнюємо та зачищаємо наждачним папером.
Застібка-блискавка. Це фанерна дошка такої форми як на фото. Спочатку просвердліть отвори і виріжте їх електролобзиком. Решту матеріалу можна розрізати трихомною пилкою або утилізувати конічним циліндричним різаком або дремелем. З правого боку повзуна є отвір діаметром 3 мм, в якому розташовуватиметься вісь ручки ексцентрикового важеля.
Направляючі слайди. Повзунок працює між двома полозами, нижньою та верхньою напрямними. Робити їх будемо з фанери або рейок завтовшки 4 мм і завдовжки 140 мм. Приклеїмо напрямні клеєм викола на відповідну наступну пластину ГРМ.
Сполучний стрижень. Ми виріжемо його у традиційній формі, як на фото. Важливо відстань між осями отворів діаметром 14 мм. Він має бути 40 мм.
Кривошипна рукоятка. Виготовляється зі смуги 30 на 30 мм та має довжину 50 мм. Свердлимо в блоці отвір 14 мм та перпендикулярно спереду глухий отвір. Обробіть протилежний кінець блоку напилком по дереву та шліфувальною машиною з наждачним папером.
Захоплення штоку поршня. Він має П-подібну форму, виготовлений із бруса 30 на 30 мм та має довжину 40 мм. Його форму можна побачити на фото. У блоці з лицьового боку свердлимо отвір 14 мм. За допомогою пилки з полотном пилки зробіть два надрізи і зробіть проріз, в якому рухатиметься шток поршня, використовуючи дриль та трихінельну пилку. Просвердлюємо отвір під вісь, що з'єднує кривошип зі штоком поршня.
Підтримка циліндрів. Нам знадобляться два однакові елементи. Виріжте опори із соснової дошки розмірами 90 х 100 х 20 мм.
Ексцентриситет. З фанери завтовшки 4 мм виріжте чотири прямокутники, кожен розміром 40 на 25 мм. У прямокутниках свердлимо отвори свердлом на 14 мм. Конструкція ексцентрика представлена на фото. Ці отвори розташовані по поздовжній осі, але зміщені один від одного по поперечній осі на 8 мм. Сполучаємо прямокутники по дві пари, склеюючи їх між собою своїми поверхнями. Вклейте у внутрішні отвори циліндр завдовжки 28 мм. Переконаємося, що поверхні прямокутників є паралельними один одному. У цьому нам може допомогти важіль.
важільз'єднання повзуна з ексцентриком. Він складається із трьох частин. Перша – це U-подібна ручка, що включає повзунок. У площині свердлиться отвір під вісь, якою він здійснює коливальний рух. На іншому кінці приклеєний хомут ексцентрика. Цей затискач розбірний і складається з двох блоків розміром 20х20х50 мм кожен. З'єднайте блоки шурупами по дереву, а потім просвердліть 14 мм отвір на краю ребра для осі ексцентрика. Перпендикулярно до осі в одному з блоків просвердлюємо глухий отвір діаметром 8 мм. Тепер ми можемо з'єднати обидві деталі валом діаметром 8 мм і довжиною близько 160 мм, але важливою є відстань між осями цих деталей, яка має бути 190 мм.
Складання машини. За допомогою болта встановіть поршень на шток поршня, вставлений у раму циліндра, і на кінці просвердліть отвір під вісь рукоятки кривошипа. Пам'ятайте, що отвір має бути паралельно до основи. Наклейте наступні елементи приводу ГРМ до рами циліндра (фото а). Наступна перша пластина з чотирма отворами (фото б), друга з двома великими отворами (фото в) з'єднує отвори дві пари. Наступною є третя пластина (фото г) із чотирма отворами і на неї ставимо бігунок. На фотографіях (фото д і е) видно, що повзунок, що зміщується ексцентриком під час роботи, послідовно оголює то одну, то іншу пару отворів. Приклейте дві напрямні, що ведуть повзунок до третьої пластини зверху та знизу. До них прикріплюємо останню пластину з двома отворами, що закриває бігунок зверху (фото г). Приклейте блок із наскрізним отвором до верхнього отвору такого діаметру, щоб у нього можна було закріпити шланг подачі стисненого повітря. З іншого боку циліндр закритий кришкою, пригвинченою кількома шурупами. 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 у другий отвір. Обидві осі мають бути паралельні одна одній. З іншого боку основи приклейте дві дошки, щоб вийшла опора циліндра. Приклеюємо до них комплектний циліндр із механізмом ГРМ. Після того, як циліндр приклеєний, встановлюємо важіль, що з'єднує повзунок з ексцентриком. Тільки тепер ми можемо визначити довжину важеля, що з'єднує кривошип шатуна зі штоком поршня. Грамотно виріжте вал і приклейте П-подібні ручки. З'єднуємо ці елементи осями з цвяхів. Перша спроба – повернути вісь маховика вручну. Усі частини, що рухаються, повинні рухатися без зайвого опору. Кривошип зробить один оберт, і золотник має відреагувати ексцентричним усуненням.
Гра. Змастіть машину олією там, де ми припускаємо виникнення тертя. Зрештою, підключаємо модель кабелем до компресора. Після запуску агрегату і подачі стисненого повітря всередину циліндра, наша модель повинна запускатися без проблем, доставляючи конструктору масу задоволення. Будь-які протікання можна закласти клеєм з клейового пістолета або прозорим силіконом, але це зробить нашу модель нестираною. Той факт, що модель можна розібрати, наприклад для демонстрації руху поршня в циліндрі, є цінною перевагою.
