Содержание
Паровой мотоцикл своими руками / Хабр
Паровой мотоцикл Лёхи Романтика
Введение
Этот проект «Паровой Мотоцикл» создавался с целью заглянуть в прошлое, ощутить дух того времени, прикоснуться к технологиям 18-19 веков, ощутить романтику паровой эпохи и просто из инженерного интереса. Хотелось понять свойства и качества настоящей паровой машины, а также технические нюансы, тонкости и возможность реального применения старых технологий. Иными словами, хотелось создать паровой двигатель, посмотреть, на что это будет способно и просто насладиться его работой.
Над проектом трудился несколько лет. Мотоцикл пережил не одну глобальную модернизацию, и в итоге получился уникальный аппарат, с рекордными, (для своего типа) параметрами. Максимальная скорость по ровной дороге 60 км/ч. А запас хода 15 км. Что является абсолютным рекордом для паровых мотоциклов с классическим типом двигателя. Мотоцикл сделан вручную, из металлолома, без применения каких-либо промышленных мощностей.
Ну а теперь, давайте разберём всё поподробнее.
Шасси
Этот мотоцикл планировался быть сделанным на базе мопеда «Карпаты». Как-то раз, сосед по гаражу подарил мне сломанный мопед со словами, мол, ты занимаешься всякими железками, может, что то и с ним придумаешь. Я посмотрел его, и понял, что двигатель там совершенно безнадёжен. Так и родилась идея сделать паровой мотоцикл. Но начав его анализировать, я понял, что рама там такая слабая, что это ну просто никуда не годится. Поэтому раму пришлось сварить полностью новую из металлолома. От мопеда там осталось только колёса, вилка и крылья.
Рама «сухарь»
Раму пришлось сделать по типу «сухарь». Это означает, что у мотоцикла нет заднего амортизатора. Такое решение вызвано техническим ограничением. Дело в том, что паровому двигателю необходим маховик с жёстко обусловленным центром вращения. А поскольку колесо и является маховиком, то его движения относительно двигателя пришлось полностью исключить. Для того что бы можно было хоть как то ездить без амортизаторов, пришлось сделать подпружиненое сидение с очень большим ходом.
Котёл
Котёл с горелкой и топливными бочками
Котёл был сделан из баллона для газа со стенкой 4 мм. По паспорту эта ёмкость рассчитана на давление 56 атм. Поскольку паровозы ездили при 16 атм., я решил тоже использовать именно это давление. Котёл в своей конструкции очень прост. В баллон была вварена топка и реализован сухопарник (выход для пара). Топка — это всего-навсего труба, пронизанная более тонкими, поперечными трубками. Смысл её работы заключается в следующем: Пламя и горячие газы, проходя по топке, обтекают вваренные в неё тонкие трубки, в которых находится вода. Вода закипает, и приготавливается пар. По своему функционалу такую топку можно назвать «теплообменником».
После изготовления котла, я его опрессовал на 25 атм., с помощью самодельного насоса сделанного из газлифта (доводчика от капота автомобиля). Котёл выдержал бы давление и выше, но больше 25 атм. я просто не смог накачать. И после удачной гидравлической проверки, ввернул предохранительный клапан, который настроил на 18 атм.
После проверки работы давлением воды, котёл был обмотан 2 слоями утеплителя, обтянут тканью, и покрашен чёрной краской для создания стиля.
Сейчас котёл выглядит как средневековый клепаный артефакт. И смотрится это так правдоподобно, что люди иногда дают совет, покрыть котёл утеплителем, что бы не растрачивать тепло напрасно. Хотя по сути, они видят как раз именно утеплитель, а не сам котёл.
Котёл парового мотоцикла
Но не всё так гладко. Котёл, в этом мотоцикле, сейчас самое слабое звено. Он очень маленький для такого двигателя. Изначально в топку было врезано 2 поперечные трубки. Параметры котла оказались просто ужасными. Поэтому я вырезал топку, и вварил 12 поперечных трубок.
Топка водотрубного котлаТопка, вид внутрь
Стало намного лучше, но всё равно, мотоцикл не способен ехать постоянно без остановок с максимальной скоростью. По идее, нужно бы врезать в трубку 50-80 поперечных трубок, но из-за небольшой длины всего котла, не удастся осуществить такую плотность упаковки трубок, что бы при этом не затормозить поток пламени до недопустимых значений.
Горелка
Энергетическая система данного мотоцикла состоит из баллонов для топлива, крана подачи топлива и горелки. Бачки для топлива объединены в параллель, и имеют как горловину для залива жидких видов топлива, так и терминал для заправки газами.
Топливные баки
Система мультитопливная и может питаться практически любым газообразным или жидким топливом. Метан, гексан, этилен, бутан, пропан и прочие газы. Из жидких: бензин, керосин, ацетон, растворитель, сольвент, соляра и другие. Проблемы возникли только со спиртом, его пламя постоянно уносит наружу, и с тяжёлыми углеводородами, такими, как подсолнечное масло, отработка, сырая нефть. От них остаётся очень много кокса, который забивает испарительную камеру. Сама горелка по своему устройству, ничем не отличается от обычной паяльной лампы. Принцип её работы заключается в том, что топливо вначале подаётся в некую полость (испарительную камеру), там испаряется, и в виде пара подаётся в камеру сгорания, которая заодно является стенками испарительной камеры.
Такая конструкция позволяет использовать в виде топлива и газ, и жидкости, так как они всё равно превращаются в пар (газ).
Пламя горелки работающей на газу
Единственное, что должен подметить, что для каждого вида топлива необходимо подобрать свою форсунку. Так как у всех энергоносителей разные свойства и время сгорания. Я предусмотрел это, и заказал полный набор сопел от 3D-принтера, в качестве сменных форсунок. Экспериментально подобрал, что для пропана подходит форсунка с отверстием 0.8 мм, для керосина с диаметром 0,6 мм., а для бензина 0,5 мм.
С газообразным топливом работать удобнее всего, но у жидкого топлива есть два очень серьёзных преимущества. Его можно заправить очень много, хоть прям по горлышко, что с газами сделать невозможно. И большинство жидких топлив серьёзно превосходят газы по теплотворной энергии.
Горелка совмещённая с пароперегревателем
На этом мотоцикле горелка несёт ещё одну функцию. Половина горелки является пароперегревателем. Это нужно, чтобы осушить пар, подаваемый в двигатель и поднять его температуру, что в итоге экономит воду.
Двигатель
Изначально я решил сделать самый простой тип паровой машины двойного действия, которую изобрёл Джеймс Уатт ещё в 1774 году.
В этом двигателе выглядело всё очень просто, при этом поршень уже мог совершать работу, когда шёл в обоих направлениях. Что увеличивало мощность двигателя в два раза. Суть работы такого двигателя заключается в следующем: Парораспределительный блок, при помощи золотникового клапана направляет пар в полость рабочего цилиндра.
Пар, давит на поршень, и совершается работа. Когда поршень дойдёт до своей «мёртвой точки», клапан смещается, и выпускает отработавший пар на улицу, при этом начинается подача свежего пара с другой стороны поршня. И поршень, и золотниковый клапан механически завязаны на колесо, поэтому процесс зацикленный и бесконечный.
Поскольку запчастей для паровых двигателей сейчас не производят, пришлось всё делать самому. Я взял какую-то нержавеющую трубу и облил её снаружи расплавленным алюминием, так получился рабочий цилиндр.
А парораспределительный блок, это вообще кусок алюминия, в котором была проделана продольная дыра. Все остальные тяги, дышла и прочее, это штоки от автомобильных амортизаторов. Поскольку в данном двигателе отсутствует какая либо смазка, все уплотнения я делал из фторопласта. У него отличный коэффициент скольжения, температура разрушения 400 °С, и он отлично герметизирует.
С таким двигателем мотоцикл мог разгоняться до 34 км/ч, и потреблял просто безумное количество пара. Покатавшись некоторое время, я понял, что так дело не пойдёт. Я чувствовал, что мотоцикл способен на большее. Почитав умные книжки и изучив устройство последних паровозов, я решил провести модернизацию двигателя. Во-первых, я расточил все каналы, чтобы пар мог быстрее наполнять цилиндр и быстрее покидать его. Во-вторых, я решил применить двух-золотниковую систему клапана. И в этом было очень много смысла.
Этот клапан состоит из двух отдельных цилиндрических клапанов, но не всё так просто. За этой простой конструкцией кроются многие годы изучений испытаний, открытий и упорного труда.
И вот в чём смысл:
1. Поскольку оба клапана находятся друг от друга на некотором расстоянии, это позволяет значительно сократить длину паровых каналов, а значит сделать двигатель более быстрым.
2. Клапан удлинён на некоторое значение, которое называется «перекрышей впуска». Это позволяет сделать так называемую «отсечку» пара. Дело в том, что не обязательно впускать пар в цилиндр всё время. Достаточно его впустить некоторое небольшое количество, а дальнейшую работу он сделает за счёт своего расширения. Это позволяет существенно экономить пар (воду), и в итоге делает паровую машину ещё быстроходней, так как расширенный (отработанный) пар получается проще и быстрее выпустить наружу.
3. С другой стороны клапан тоже обзавёлся удлинением, которое называется «перекрышей выпуска». Это удлинение клапана позволяет перекрывать пар раньше, чем поршень дойдёт до своей «мёртвой точки». В этом случае остатки пара сжимаются, и формируют некую паровую подушку, об которую, как от пружины поршень отбивается, и начинает свой ход в другую сторону.
Это позволяет смягчить переходные процессы и скомпенсировать инерцию массивных железных частей. Кроме того, обеспечивает более мягкий впуск свежего пара, так как разница давлений будет не велика .
4. Поскольку между двумя золотниковыми клапанами оказывается много пространства, Подходящий пар не придавливает их к задней стенке. Нагрузка распределяется равномерно и благодаря этому, серьёзно уменьшается износ всего механизма.
Когда я ввёл в конструкцию все эти изменения, получился совершенно иной двигатель. Изменения почувствовал сразу, когда сделал первые опробования на воздухе. Изменился звук работы двигателя, он стал мягче. Двигатель гораздо легче стартовал, и при том же давлении работал вдвое быстрее. После этого я выехал на шоссе, что бы собрать данные и удивился. Двигатель стал «любить» быструю езду. Теперь мотоцикл разгонялся уже до 60 км/ч. При этом расходовал пара примерно на 60% меньше. У него появился просто шикарный паровозный звук и пропали удары в двигателе при прохождении «мёртвых точек».
Заключение
Начал этот проект я чисто из инженерного интереса. Хотелось сделать паровой двигатель, всё там подогнать, отстроить, настроить, и посмотреть, как оно работает. Но чем больше я погружался в это дело, тем интересней становилось. А когда начались первые испытания, сперва двигателя, а затем и самого мотоцикла, остановиться было уже не возможно. После первых проеханых метров Я начал ощущать нечто совершенно иное, чем просто инженерный интерес. Я почувствовал что, как говорят машинисты паровозов, паровая техника живая. С того момента, как все «органы» объединились и стали работать как одно целое, в него ещё поселился дух или душа, не знаю как уж выразиться. Он стал чем-то большим, чем изделие. Тогда я начал создавать ему внешний вид и стиль.
Эта культура «Стимпанк» дарит, что-то необъяснимо приятное. И даже имея у себя в гараже настоящий паровой двигатель, я понимаю, что только-только приближаюсь к пониманию этого духа, этой романтики той эпохи. Представляю, как горели глаза и сверкали идеи в головах у инженеров и энтузиастов того парового мира.
Насколько они были счастливы, когда появлялась новая идея или изобретение.
Как-то раз мне довелось увидеть, как подъезжал настоящий паровоз. Я ощутил, что то совершенно необычное. Передо мной было не железо, а существо, организм. Там внутри что-то булькало, щёлкало, парило, что-то цокало, шевелилось. Оно было точно живое. Такого я никогда не ощущал рядом с современными электрическими или дизельными электровозами. Мне тогда пришло понимание, что был целый удивительный загадочный мир, который мы просто забыли.
Просматривая видео, как едет этот паровой мотоцикл, восторгаюсь моментами, когда он шумит, прям как настоящий паровоз. Его двигатель бьётся как сердце, создавая ритмичный мягкий шум. Эти моменты меня так завораживают, что я пересматриваю их по много, много раз. И почему-то у меня в голове была только одна, очень яркая и чёткая мысль, что я хочу себе точно такой же, во что бы это не встало. А потом вспоминаю, что он у меня и так уже есть. Но всё равно не верю, что у меня в гараже есть такое.
Краткое видео по созданию мотоцикла и видео его испытаний можно посмотреть здесь:
Или на Яндекс Дзень
Краткое видео о создании парового мотоцикла
Испытания парового мотоцикла
Паровые двигатели с качающимся цилиндром: dlinyj — LiveJournal
Паровые двигатели с качающимся цилиндром: dlinyj — LiveJournal
?
Categories:
- Литература
- Дети
- История
- СССР
- Cancel
Собирался данный пост написать раз 20, в течении года.
Но вот всё же меня запарили однотипные конструкции, которые никто не может повторить и я решился.
Это самая частая конструкция парового двигателя (и на мой взгляд самая неудачная). Она «проста» в исполнении, «легка» в повторении и описана во многих книгах. Кавычки не случайны, повторить её взрослому-то тяжело, не то что ребёнку (я бы не взялся). Так же я не знаю того, кто по чертежам из советских книг смог бы её повторить (пробовали очень многие). Чаще всего, в отечественных (да и в иностранных книгах) «чертежи» двигателя даются примерно следующим образом.
Херак, херак и в продакшен!
Картинка взята отсюда там же и описание изготовления. Аналогичные двигатели встречается в куче книг и примерно такого же описания или даже скуднее. Например, вот это. Если вы думаете, что авторы СССР думали из пионеров сразу воспитать конструкторов и типа дети СССР всемогущи, то нет, есть и иностранные вариации таких двигателей. Смотреть вот тут.
Конечно, в СССР были руководители кружков, с соответствующим инструментарием, и конечно они могли помочь это реализовать.
Самостоятельно изготовить такой двигатель практически невозможно. Невозможно его сделать без токарного и сверлильного станка. Да, что говорить, я сейчас, если бы вдруг решил бы делать, ещё десять раз подумал смогу ли я его сделать.
Есть замечательный канал на ютубе, где чувак снимает видосы (и потом продаёт их за деньги), о том как делать паровые двигатели. И у него есть серия видео, где он делает такой движок. И типа описывает, мол «из говна и палок». Но при этом у него токарный станок, сверлильный станок, хороший разметочный инструмент и т.п. Но в данных трёх видео он рассказывает как сделать это тем, кто очень хочет, но не имеет нормального инструмента.
Итак, все кто пытался повторить данный чертёж обязаны посмотреть то, как же на самом деле должна изготавливаться данная поделка.
На этом же канале у чувака есть так же аналогичный движок, только двойного действия. Лично я качающиеся цилиндры считаю говном, но для саморазвития посмотреть стоит
З.Ы. Хотел отметить битоня, ибо он жаловался что не сделал данный двиган, но всё же совсем мерзотный стал его ЖЖ и не буду этого делать.
Tags: паровой двигатель
Subscribe
Паровой судомоделизм
Безумие, безумие, когда всё успеваю! Написал очередную статью про паровой судомоделизм. Многое вы уже видели, но разбавил свежачком и даже…
Паровой двигатель Saito T-1 и бойлер OB-1
Решил приоткрыть завесу тайны, чем же занимаюсь в последнее время. Есть у меня вот такой замечательный модельный паровой двигатель Saito T-1 и бойлер…
Когда берётся хороший проект из советской книжки
Берём книгу Ю. Емельянов «Морской моделизм» 1955 г. Открываем на странице 273 и видим замечательную картинку. Ниже приведены…
Photo
Hint http://pics.livejournal.com/igrick/pic/000r1edq
- 8 comments
| Изображение | Описание | Файл Спец. | Скачать |
| 3 Sisters Engine: Настольный демонстрационный трехцилиндровый радиальный паровой двигатель легко изготавливается из алюминия и латуни. Минимальная механическая обработка. | 10 стр. 260 КБ | ||
| 1932 Beam Engine: Маленькая модель оригинального горизонтально-балочного двигателя из журнала, изданного в 1932 году. В планах также котел. | 2 страницы 1,3 МБ | ||
| 45-градусный двигатель EZee: Очень простой план небольшого одноцилиндрового парового двигателя с углом поворота 45 градусов, разработанный профессором для его студентов в качестве учебного проекта. | 2 страницы 1,5 МБ | ||
Осциллирующий двигатель Бетта: Небольшой осциллирующий двигатель, разработанный Беттом в качестве простого демонстрационного образца. | 2 страницы 217 КБ | ||
| Составной конденсационный двигатель: Сложная, но эффективная конструкция 1902 года, которую может построить продвинутый любитель. | 16 стр. 1,3 МБ | ||
| Двигатель Danpf: Вертикальный двигатель хорошего размера. Планы на немецком языке, но их легко понять тем, у кого нет аллергии на метрические размеры. | 10 стр. 416 КБ | ||
| Дэвид Двигатель: Небольшой демонстратор, разработанный Аланом Марконетом из Hobbit Engineering. Подробные планы для первого строителя. | 6 стр. 281 КБ | ||
| Локтевой двигатель: Необычный демонстрационный двигатель, для сборки которого требуются определенные навыки, но результаты должны быть ошеломляющими. | 5 стр. 281 кБ | ||
Четырехугольный двигатель Элмера Верберга: Элмер Верберг был плодовитым дизайнером и строителем паровых двигателей. Когда он умер, он хотел, чтобы его планы были достоянием общественности. Вот его четырехцилиндровый четырехцилиндровый двигатель. | 3 страницы 493 кБ | ||
| Лысый двигатель Элмера Верберга: Лысый двигатель Элмера — это горизонтальный двигатель, использующий шарик вместо поршня. Это устраняет одно соединение в шатуне для очень прочной конструкции. | 2 страницы 310 кБ | ||
| Лучевой двигатель Элмера Верберга: Луч Элмера — типичный старомодный лучевой двигатель — культовый паровой двигатель, простой в сборке и впечатляющий в работе. | 4 страницы 433 КБ | ||
Редукторный двигатель Элмера Верберга: Редукторный двигатель Элмера имеет необычную конструкцию, но когда-то использовался на заводах промышленной революции. Эффективная конструкция, хотя и сложная в изготовлении. | 7 стр. 1,2 МБ | ||
| Горизонтальный двигатель Элмера Верберга: Горизонтальный двигатель Элмера представляет собой простой двигатель двойного действия, который обычно использовался на мельницах для измельчения зерна сто или более лет назад. | 4 страницы 363 КБ | ||
| Двигатель H-Twin Элмера Верберга: Горизонтальный двухцилиндровый двигатель Элмера в основном сделан из латуни, поэтому его легко обрабатывать и он великолепно выглядит. | 2 страницы 285 КБ | ||
| Открытый двухцилиндровый двигатель Элмера Верберга: Двухцилиндровый двигатель с открытой колонной Элмера представляет собой вариант двигателя с тарельчатым клапаном, первоначально разработанный в 1913. | 7 страниц 956 КБ | ||
Радиальный двигатель Элмера Верберга: Радиальный двигатель Элмера представляет собой упрощенный 3-цилиндровый радиальный паровой двигатель с очень простым в изготовлении дисковым клапаном. | 5 стр. 512 КБ | ||
| Реверс Элмера Верберга: В реверсивном двигателе с открытой колонной Элмера используется простой клапан со срезным уплотнением для реверсирования вращения двигателя без сцепления и зубчатой передачи. | 3 страницы 956 кБ | ||
| Скотти Элмера Верберга: Двигатель Скотти Элмера включает механизм кулисного механизма для передачи линейного движения во вращательное вместо традиционного коленчатого вала. | 2 страницы 301 КБ | ||
| Слайдер Элмера Верберга: В двигателе Слайдера Элмера используется золотниковый клапан, тип которого традиционно используется на паровозах. | 3 страницы 403 КБ | ||
Вертикальный воблер Элмера Верберга: Вертикальный воблер Элмера представляет собой двухцилиндровый перевернутый «воблер», в котором движение цилиндров автоматически приводит в действие клапаны. | 2 страницы 818 кБ | ||
| Шатающаяся пластина Элмера Верберга: В двигателе Элмера с качающейся пластиной используется стационарный цилиндр с качающейся клапанной пластиной. Очень чистый дизайн. | 5 стр. 589 КБ | ||
| Деревянный паровоз Элмера Верберга: Деревянно-балочный паровоз Элмера является данью оригинальной конструкции парового двигателя Джеймса Ватта. | 8 страниц 901 КБ | ||
| Двигатель E-Zee: Этот двигатель e-zee представляет собой чрезвычайно простую конструкцию, состоящую из изогнутой проволоки и простой алюминиевой пластины с отверстиями. | 2 страницы 270 КБ | ||
Двигатель Hilde: Двигатель Hilde представляет собой еще одну простую конструкцию с коленчатым валом из гнутой проволоки, золотниковым клапаном и в основном латунной конструкцией. Схемы на немецком, а инструкции на английском. | 13 стр. 467 КБ | ||
| Двигатель с горизонтальными направляющими: Этот двигатель с горизонтальными направляющими представляет собой традиционную мельницу, локомотив и паровой двигатель с боковым колесом. | 19 стр. 405 КБ | ||
| Husky 2000 Двигатель: Учебный макет демонстратора, который легко собирается и использует кулачковый привод. | 6 стр. 516 КБ | ||
| Двигатель Jepson: Двигатель Jepson представляет собой 3/4-дюймовый двигатель с открытой рамой, вертикальным расположением золотниковых клапанов 1947 года выпуска и довольно хорошо детализированными компонентами. | 3 страницы 113 кБ | ||
Jingle Bell Двигатель: Jingle Bell представляет собой в основном алюминиевый демонстратор, использующий клапан с качающейся пластиной. | 3 страницы 455 КБ | ||
| Kouhoupt Engine: Kouhoupt Engine — модель двигателя с шагающей балкой, появившаяся в журнале, разработанном человеком по имени Rudy Kouhoupt. Он предназначен для домашнего моделиста и не требует никаких отливок. | 5 стр. 1,1 МБ | ||
| Осциллирующий двигатель с L-образной рамой: Осциллятор с L-образной рамой представляет собой современный демонстрационный образец простой конструкции, который может легко собрать домашний любитель. | 2 страницы 209 КБ | ||
| Модельные котлы: Довольно хороший трактат о том, как построить модели паровых котлов для домашнего строителя. | 20 стр. 551 КБ | ||
Модель паровой турбины: Эта модель паровой турбины представляет собой интересный демонстрационный образец, и на нее должно быть весело смотреть, но ее нельзя использовать для какой-либо работы. | 12 стр. 299 КБ | ||
| Паровые двигатели Muncaster: Это взгляд 1950-х годов на некоторые конструкции 1900-х годов Х. Манкастера. Есть подробные планы по строительству 9двигателей разных типов и сложности в этом цикле статей. | 29 страниц 965 КБ | ||
| Michael Niggel Бойлер: Небольшой паровой котел, спроектированный моим Майклом Ниггелем. Метрические планы на французском языке, но достаточно легко следовать. | 29 страниц 965 КБ | ||
| Майкл Ниггел Вертикаль: Вертикальный одноцилиндровый двигатель. Очень хорошо подробные метрические планы на французском языке. | 16 стр. 229 КБ | ||
Michael Niggel Twin: Вертикальный двухцилиндровый двигатель. Очень хорошо подробные метрические планы на французском языке. | 12 стр. 220 КБ | ||
| 4-цилиндровый двигатель Pirker: Интересная современная конструкция парового двигателя с 4-цилиндровым качающимся клапаном. Описание на немецком языке, а планы в метрической системе. | 17 стр. 505 КБ | ||
| Двигатель River Queen: Красивый двигатель модели морского типа 1950-х годов. | 17 стр. 505 КБ | ||
| Роторный двойной двигатель: Легко обрабатываемый двухцилиндровый паровой двигатель с поворотным клапаном. | 5 стр. 4,4 МБ | ||
| Простой двигатель: Простой двигатель с вертикальным роторным клапаном 1930-х годов, хотя и требуются отливки, но вы можете довольно легко заменить детали заготовки, обработанные на станке с ЧПУ. В планах бойлер. | 5 стр. 993 КБ | ||
| Малый горизонтальный двигатель: Маленький горизонтальный двигатель из очень старого комплекта чертежей. | 5 стр. 607 КБ | ||
| Малый осциллятор Двигатель: Демонстрационный образец, использующий принцип колебательного движения (Воблера). | 4 страницы 340 КБ | ||
| Маленький вертикальный двигатель: Маленький вертикальный паровой двигатель очень старой конструкции. Для этого нужны отливки. | 16 стр. 11,6 МБ | ||
| Двухцилиндровый двигатель Soumard: Очень хорошо спроектированный двухцилиндровый вертикальный двигатель с золотниковыми клапанами. Планы на французском языке и метрические. | 10 Пг 776 КБ | ||
German V Twin Engine: Красивый паровой двигатель V-Twin от немецкого дизайнера. Планы метрические и на немецком языке. Паровой Харлей кто-нибудь? | 42 страницы 1,2 МБ |
Сборка небольшого парового двигателя. Часть первая
Первоначально разработанные как игрушка для мальчиков, они быстро превратились в игрушки, которыми мальчикам разрешалось играть только в особых случаях. Они вернулись на короткий период популярности в 1960-х и 1970-х годах, но даже тогда были скорее украшением книжного шкафа, чем хорошо используемыми игрушками. Вероятно, это было связано с непомерной стоимостью продукта, а не с заботой о безопасности.
Первая часть изготовления небольшого парового двигателя
Автор: Робин В целом
Котел.
Небольшая паровая машина долгое время была конечной целью каждого инженера-любителя, хотя я никогда не думал, что меня можно отнести к этой категории.
В конце 19 века и даже в самом начале паровые машины были популярным развлечением для многих людей.
Первоначально разработанные как игрушка для маленьких мальчиков, они быстро превратились в игрушки, с которыми мальчикам разрешалось играть только в особых случаях. Они вернулись на короткий период популярности в 19 веке.60-х и 1970-х, но и тогда были скорее украшением книжного шкафа, чем подержанными игрушками. Вероятно, это было связано с непомерной стоимостью продукта, а не с заботой о безопасности.
Очень привлекательная игрушка, которую довольно легко сделать в обычной мастерской. Однако недавняя работа в колледже Рангитото в качестве учителя технологии поставила меня в тупик. Мой предшественник приступил к работе, в которой группа мальчиков 13-х классов собирала паровые машины, чтобы получить оценки NCEA по пайке и сварке. Признаюсь, я токарь-любитель, и мне еще предстоит пройти огромный путь по кривой обучения.
Впечатляюще
Многие мальчики сделали свои котлы к тому времени, когда я пришел к власти, и они различались как по стилю, так и по степени изобретательности.
Некоторые выбрали горизонтальную модель, а другие предпочли вертикальную, с дымоходами посередине. Уровень компетентности был весьма впечатляющим, и они, как правило, хорошо понимали основные понятия, связанные с работой парового двигателя.
Принцип работы паровой машины довольно прост, но весьма эффектен. Вода при нагревании производит пар, и объем, занимаемый паром, огромен по сравнению с объемом, занимаемым водой. Чашка воды при кипячении производит достаточно пара, чтобы наполнить всю комнату. Это увеличение объема при подаче в паровую машину создаст давление в цилиндре, которое, в свою очередь, вытеснит поршень.
Движение поршня ограничено тем, что шатун соединен с кривошипом. Кривошипное колесо находится на том же валу, что и маховик. Импульс маховика заставляет кривошипное колесо продолжать вращаться, и это толкает поршень обратно в цилиндр, выталкивая израсходованный пар. Поскольку цилиндр может свободно колебаться, отверстие в цилиндре чередуется между входным и выходным портами.
Затем мы взялись за создание настоящего двигателя. Это оказалось более сложной задачей, и ее нужно было упростить, если мы хотели завершить проект в установленные сроки.
Я разделил проект на две части. Сначала рассматривается конструкция котла, а затем двигатель. Причина этого заключается в том, что котел можно использовать с любым двигателем аналогичного размера и наоборот, поэтому, как только вы зацепитесь, кто знает, сколько красивых маленьких моделей будет украшать полки вашего сарая.
Трубка котла (левая) рядом с концевыми заглушками Welch.
Бойлер
Бойлер, используемый в этой модели, изготовлен из медной трубы длиной 100 мм и диаметром 50 мм. Это тип трубы, которая используется для стоков в старых домах. Вы можете использовать медь 40 мм, если не можете получить 50 мм, но просто сделайте ее немного длиннее, чтобы вместить достаточное количество воды. Эта модель была сделана из куска старой ловушки для отходов, которая была заменена новой пластиковой.
Его по-прежнему достаточно легко получить короткими кусками у сантехников, у которых есть обрезки, которые они могут быть готовы продать.
Торцевые пластины могут быть изготовлены из того же материала, если он отожжен и обрезан по форме, а затем сплющен. Их также можно изготовить с помощью шаблона для получения слегка выпуклых торцевых пластин. Первый может быть изготовлен из металла или твердой древесины, а медь сформирована поверх него.
Отверните шаблон до диаметра, равного внутреннему диаметру вашей трубы минус удвоенная толщина медного листа. Конечным результатом является куполообразная крышка, которая помещается внутри трубки и обеспечивает более аккуратную отделку, чем просто использование медных дисков. Это также выглядит более профессионально и значительно увеличивает прочность.
Заглушки Welch
Еще одна альтернатива, которую я выбрал и которая понравится многим, заключается в использовании предварительно отформованных заглушек. На самом деле это свечи Welch, используемые в блоках двигателей, изготовленные из твердой латуни и доступные по цене около 5 долларов за штуку в магазинах автомобильных аксессуаров.
(Если вы используете 40-миллиметровую трубку, вам придется высверливать концы, чтобы вставить 40-миллиметровые заглушки.) Медная трубка обрезается до необходимой длины, а концы обтачиваются под прямым углом. Используйте инструмент для удаления заусенцев, чтобы очистить края. Они производят действительно аккуратный край и довольно дешевы, чтобы купить.
Котел может быть припаян твердым припоем или припаян мягким припоем. Это зависит от оборудования, к которому у вас есть доступ, и в определенной степени от вашего уровня навыков. Давление, достигаемое с помощью этого котла, намного ниже порога опасности при использовании любого метода, поэтому используйте тот метод, который вам наиболее удобен. Убедитесь, что все поверхности чистые, на них нет жира и т. д. Рекомендуется протереть поверхность техническим спиртом, чтобы убедиться, что она действительно чистая.
При пайке желательно сначала «лужить» соединяемые поверхности, а затем, когда они будут расположены правильно, наносить минимальное количество припоя, чтобы обеспечить хорошее сцепление.
Кислородно-ацетиленовая горелка для этого немного не подходит, и я предпочитаю использовать воздушно-газовую горелку, снабженную горелкой в форме карандаша.
Котел оборудован заливным отверстием, патрубком выхода пара, пробкой уровня воды и предохранительным клапаном. Дополнительным аксессуаром является свисток, который при необходимости действует как клапан сброса давления.
Слева: отверстия котла для контроля уровня (с торца), заполнение, выпуск пара, предохранительный клапан.
Предохранительный клапан
Предохранительный клапан состоит из латунного болта, короткого шестигранного латунного стержня, шарикоподшипника и небольшой пружины. Это довольно просто сделать, имея минимальные навыки токарного станка. Принцип заключается в том, чтобы просверлить болт, а затем разрезать его на две части. Сложите обрезанные концы. Длина шестигранного стержня просверливается по всей длине, и на каждом конце нарезается резьба для размещения двух половинок болта. Шариковый подшипник находится над отверстием в нижней половине болта и удерживается под давлением с помощью пружины, сделанной из проволоки из нержавеющей стали или, в моем случае, извлеченной из шариковой ручки.
Весь узел находится в гайке, припаянной к медной трубке.
Крышка заливной горловины во многом аналогична предохранительному клапану, поскольку латунный болт находится в гайке, припаянной к медной трубке. Наличие небольших уплотнительных колец как на предохранительном клапане, так и на крышке заливной горловины обеспечивает хорошую герметичность в обоих случаях.
Пробка уровня воды установлена в центре одной из торцевых пластин. Это может быть простой болт в припаянной гайке, который не закручивается при заполнении бойлера, чтобы уровень воды не превышал отметки наполовину. Лучший вариант — просверлить болт на большую часть его длины, а затем просверлить под прямым углом резьбу частично вниз от вершины. Это позволяет постепенно откручивать болт, а когда вода просачивается, снова затягивать его. Таким образом можно проверить уровень воды под паром.
Простой способ создания предохранительного «клапана» заключается в простой замене короткого отрезка медной трубки от цилиндра к впускному отверстию резиновой трубкой.
Трубка для выпуска пара может быть припаяна непосредственно к котлу, и это окажется вполне функциональным, но перфекционисты среди вас могут захотеть использовать накидную гайку, чтобы при необходимости ее можно было снять позднее. Этого можно добиться, разрезав соединительный ниппель пополам. Затем его подпиливают и припаивают к котлу так, чтобы обрезанный конец соприкасался с котлом, а резьба была обращена вверх. Соответствующая олива и гайка завершают соединение. 1/8-дюймовые ниппели можно приобрести в инженерно-технических фирмах, и они достаточно длинные, чтобы их можно было разрезать пополам.
На выпускной паровой трубе используются накидная гайка, ниппель, оливка и гайка.
Подставка
Подставку для котла я сконструировал из четырех кусков мягкой стали толщиной 3 мм. Он может быть цельным и сложенным или сделанным из алюминия или латуни. Просверлите по три отверстия диаметром 15 мм в каждой из длинных сторон, чтобы воздух поступал к горелке. Я спаял детали вместе после резки по размеру.
Готовая подставка была отшлифована, отшлифована и покрыта грунтовкой, пригодной для пескоструйной обработки, а затем покрыта матовой черной высокотемпературной краской. Добавление двух проушин к основанию означает, что его можно прикрепить к деревянной основе. Две полоски латуни были подпилены по размеру, отполированы, просверлены и закреплены над котлом, чтобы удерживать его на месте, с помощью саморезов 6 размера. Готовая модель устанавливается на кусок дерева (я использовал обрезки вяза), который был отшлифован и покрыт воском. Если изделие предназначено в качестве подарка какому-нибудь счастливому молодому человеку, добавление маленькой латунной таблички с соответствующей надписью было бы хорошим жестом.
Паровая трубка
Я использовал медную трубку диаметром 1/8 дюйма, так как накидные гайки и фитинги можно легко приобрести у специалистов по инженерным поставкам. Их делать не нужно, так как уровень мастерства чрезвычайно высок и в конце концов «Зачем изобретать велосипед?» Медь легко обрабатывается при отжиге.
Держите его плоскогубцами и нагрейте до тускло-красного цвета, а затем погрузите в холодную воду. Тогда он будет достаточно мягким, чтобы сгибаться так, как вы пожелаете. Когда вы будете сгибать его, произойдет упрочнение, поэтому вам, возможно, придется повторить процесс. Медные трубки лучше всего очищать стальной ватой, а затем полировать латунью. Латунные ниппельные соединители также можно было бы использовать на стенде двигателя, но я думаю, что это необязательно. Об этом будет рассказано в следующей части этой статьи. Старайтесь, чтобы все трубопроводы были вертикальными или горизонтальными по высоте, а все изменения угла выполнялись на виде в плане. Это значительно помогает придать вашей модели профессиональный имидж.
Уильям Лин из колледжа Рангитото… впечатляющая студенческая работа.
Горелка
В качестве топлива используется метиловый спирт, поэтому необходимо построить подходящую горелку. Это может быть сделано из меди или стали. Я использовал медь, так как она позволяет избежать проблемы ржавчины.
Метиловый спирт не обязательно нуждается в фитиле, но эффективность использования топлива может быть значительно повышена с использованием фитилей. Материал для фитиля легко купить в кемпинговых магазинах и в большинстве хозяйственных магазинов. В зависимости от типа фитиля верхняя часть горелки может быть соответствующим образом изменена.
Дополнительные принадлежности
Хотя я не включил в свою модель никаких дополнений, я сделал некоторые из них, которые могут найти место в будущей модели. К ним относятся такие вещи, как масленки, краны, выключатели и свисток. Свистулька, пожалуй, самая простая и веселая.
Серебряный припой.
СТИПЕНДИЯ ДЖОНАТАНА
Маленькие паровые машины и начинающие инженеры, безусловно, идут рука об руку. Небольшой паровой двигатель вызвал интерес у 15-летнего ученика школы Кристин Джонатана Файста, у которого есть все признаки того, что он движется к выдающейся карьере инженера. В 2007 году он был успешным кандидатом на получение школьной стипендии имени Бобби Стаффорда-Буша, чтобы купить токарный станок и фрезерный станок для поддержки своей работы в области технологий.