Логотип

Паровой двигатель

категория
альтернативная энергетика
материалы в категории

Юный Техник 1987 №2

В 20-30-е годы многие моделисты использовали на судо-, авто- и даже авиамоделях паровой двигатель. Наибольшем популярностью пользовалась паровая машина с качающимся цилиндром. Она проста в изготовлении- Впрочем, предоставим слово автору - моделисту Александру Николаевичу ИЛЬИНУ: по просьбе редакции он изготовил и испытал судомодель с таким двигателем.

Надежность и безопасность - основные критерии, которыми я руководствовался, выбирая тип паровой машины. Паровой двигатель с качающимся цилиндром, как показали испытания, при правильном, аккуратном изготовлении модели выдерживает даже двукратные перегрузки.

Но недаром я подчеркнул аккуратность - в ней залог успеха. Постарайтесь в точности выполнить все наши рекомендации.

Теперь поговорим о самой паровой машине. На рисунках I и II показан принцип ее действия и устройство.

На станине 11 шарнирно укреплены цилиндр (детали 1, 2 и 13) с золотниковой пластиной 8. Для входа и выхода пара в цилиндре и золотниковой пластине просверлено отверстие 3. Кроме того, на станине установлена жестко еще одна золотниковая пластина 4. В ней просверлены два отверстия. В процессе работы парового двигателя, когда отверстие цилиндра совмещается с правым отверстием золотниковой пластины 4, пар входит в цилиндр (см. рис. I, фаза А). Расширяющийся пар толкает поршень 13 вниз - до так называемой нижней мертвой точки (фаза Б). Благодаря маховику 9 движение поршня в этой точке не прекратится, увлекаемый инерцией, он поднимается вверх, выталкивая отработанный пар. Как только отверстие цилиндра совпадает с левым отверстием пластины 4, пар станет выходить в атмосферу (фаза В).

Золотниковые пластины, как вы понимаете, должны быть плотно подогнаны друг к другу, иначе пар будет проникать в зазор и эффективность двигателя заметно снизится. Поэтому на оси 7 установлена пружина, поджимающая пластину 4 к пластине 8. Кроме основной функции, этот узел выполняет еще и роль предохранительного клапана. Когда давление в котле по какой-либо причине повысится, пружина сожмется, пластины разойдутся и избыток пара выйдет наружу. Поэтому пружину затягивают гайкой так, чтобы вал двигателя мог сделать несколько оборотов по инерции. Проверьте это, повернув его рукой.

Пар в машину поступает через трубку 5. Один конец ее соединен с отверстием впуска на золотниковой пластине 4, на другой надет шланг 6, соединенный с паровым котлом. Для нашего двигателя пригоден любой резиновый шланг, не содержащий нитяных или проволочных упрочняющих элементов. Но лучше всего от бензопровода автомобиля.

Шланг на паропроводе ничем не закреплен. Это тоже мера безопасности. При увеличении давления пара шланг сорвется с трубки, и давление в котле мгновенно упадет.

Основной рабочий орган машины - цилиндр 1. Сверху он запаян жестяной шайбой 2, снизу закрыт поршнем 13.

В поршень впаян шток-кусочек вязальной спицы с шайбой на конце. Через ее отверстие проходит палец кривошипа 14, припаянного к валу 10 гребного винта, тоже изготовленного из спицы. На вал установлен маховик 9. Вал паровой машины вращается в подшипнике скольжения 12, который впаян в станину.

Изготовление паровой машины советуем начать с самых трудоёмких деталей - цилиндра, поршня, парораспределительного устройства.

Для цилиндра подберите латунную трубку диаметром 12-16 мм. Внутреннюю поверхность ее следует тщательно отполировать. Желательно сделать это на токарном станке стержнем с марлевым тампоном, натертым пастой ГОИ или любой другой для полировки металлов. В результате обработки диаметр трубки по концам может оказаться больше, чем в середине. Поэтому для цилиндра используют только среднюю часть, соответственно увеличивая длину заготовки.

К готовому цилиндру припаяйте жестяную крышку, промойте собранную деталь керосином и принимайтесь за поршень. Он состоит из собственно поршня, штока и шайбы.

Поршень желательно изготовить из бронзы или чугуна. Проточите на токарном станке заготовку до такого диаметра, чтобы она туго входила в цилиндр. Примерьте, не вынимая из патрона, а затем просверлите отверстие для штока. Теперь отрежьте заготовку нужной длины и впаяйте в нее шток. К штоку припаяйте шайбу.

Если диаметр поршня оказался больше, чем нужно, его стачивают напильником с мелкой насечкой и наждачной бумагой, а потом полируют. Делается это на токарном станке с помощью байковой полоски и полировочной пасты.

Золотниковые пластины желательно вырезать из латуни толщиной 2-3 мм. Для более плотного прилегания к цилиндру в золотниковой пластине 8 сделайте выемку. А потом просверлите отверстие под ось 7 - винт диаметром 3 мм с потайной головкой (на рисунке показана разметка пластины).

На золотниковой пластине 4 при помощи циркуля и керна наметьте места для впускного и выпускного отверстий. Просверлите их и приступайте к шлифовке обеих пластин наждачной бумагой. Затем их также полируют.

Золотниковую пластину 8 нужно припаять к цилиндру. Сначала вставьте в нее ось, тонкой проволокой привяжите пластину к цилиндру, смажьте места пайки флюсом, обложите их кусочками припоя и прогрейте на газовой горелке. Припой растечется по поверхности, смазанной флюсом, и схватит детали. Если при нагревании отпаяется крышка цилиндра, не беда - ее легко припаять вновь.

В цилиндре нужно просверлить отверстия для пара. Кондуктором для них может служить парораспределительное отверстие 3 в пластине В.

Собранный узел крепится на станине 11, согнутой из жести. Изготавливая ее, постарайтесь точно выдержать расстояние между осью 7 и осью подшипника 12.

К готовой станине припаяйте золотниковую пластину 4, трубку 5 паропровода 6, подшипник 12. Отверстие для вала 10 сверлится по месту, а расстояние между деталями станины выбирается в зависимости от размеров маховика 9.

Маховиком может служить любая стальная или бронзовая, деталь, размеры которой не меньше указанных на нашем рисунке. Подшипник 12 лучше всего выточить из бронзы.

Теперь расскажем об изготовлении парового котла (рис. III).

Обечайку 1 (боковую поверхность) котла согните из жести. В торцовые ее части впаяйте два слегка вогнутых жестяных донышка 2. Обечайка изготавливается следующим образом. Полоску жести от консервной банки шириной 80 мм и длиною около 200 мм несколько раз протяните вокруг толстого стержня - заготовка примет форму правильного кольца. Вырежьте из него полосу нужной длины и спаяйте цилиндр диаметром 40 мм. Донышки 2 делаются по форме уже спаянного котла. Обычное плоское донышко противостоять давлению пара не сможет. Поэтому придайте заготовке сферическую форму. Делается это легкими ударами молотка с выпуклым бойком на толстой деревянной плите (можно использовать и мягкий металл, например, свинец).

Донышки впаяйте выпуклой стороной внутрь, края загните и пропаяйте.

Для заливки воды предусмотрен на котле специальный штуцер. Он состоит из гайки МЗ-М4 длиною 10- 12 мм (деталь 3) и соответствующего винта, выполняющего функцию пробки. Заправляют котел с помощью медицинского шприца.

Образовавшийся в котле пар выходит через отверстие 4 (его диаметр 6 мм). Вместе с паром обычно вылетают и капельки воды, что мешает работе паровой машины. Поэтому над выходным отверстием нужно установить специальный колпак-уловитель 5, а к нему припаять патрубок 6 паропровода. Тогда вылетающие из котла капельки будут оседать на стенках колпака, а в патрубок попадет лишь сухой пар.

Готовый котел проверьте на герметичность. Все запаянные швы смажьте мыльной пеной и через паропровод подуйте в котел. В тех местах, где появятся мыльные пузыри, нужна повторная пайка.

К котлу припаяйте ножки 7 и согните из жести горелку для сухого горючего.

Паровая машина готова.

Мы уже говорили, что при правильном обращении наша паровая машина совершенно безопасна. Однако меры предосторожности при испытании не лишни. Прежде всего помните, что образующийся в котле пар должен постоянно выходить из него: расходоваться на работу поршня, а затем вытекать через отверстие в золотниковой пластине. Если этого не происходит, нужно немедленно погасить огонь, дождаться, когда котел полностью остынет, найти и устранить неисправность. Это правило техники безопасности надо неукоснительно соблюдать. И советуем пригласить кого-нибудь из знающих взрослых, прежде чем начать испытания.

Шлангом соедините паровую машину с котлом. Концы шланга на патрубках не закрепляйте. Чтобы пламя горелки не испортило шланг, оберните его фольгой. Залейте в паровой котел 30-40 мл кипяченой воды и зажгите горелку с двумя (не более) таблетками сухого горючего. Потихоньку начинайте проворачивать вал паровой машины. Примерно через 30 - 40 с вода в котле зашумит, а из выхлопного отверстия машины станет капать горячая вода. Потом из щели золотникового устройства пойдет и пар.

Правильно сделанная паровая машина начинает работать через 1-2 мин. Следите, чтобы вода в котле не выкипала, иначе он распаяется.

Проверенную в работе паровую машину установите на модель. Она может быть готовая, покупная или сделанная своими руками из жести или полистирола.

А. ИЛЬИН

Рисунки М. СИМАКОВА

Почта сайта