Полный отчет об изготовлении простенького парового двигателя. Делал в основном из любопытства: одно дело теоретически знать, как там все работает, совсем другое - решить инженерную задачу изготовления паровика из всякого хлама.
Немного теории
Базовые принципы изготовления паровика изложены в книге Абрамова «Самодельные электрические и паровые двигатели». Идея использовать сантехническую арматуру взята из статьи «Паровой двигатель без станков и инструментов». Кое-что почерпнул из обсуждения «Паровой двигатель своими руками из дверных замков».
Принцип действия парового двигателя. Пар из котла подается в трубку золотника 1. В этой трубке ходит поршенек 2. В том положении золотника, который изображен на левом рисунке, пар проходит по трубке 4 в цилиндр 5 и толкает поршень 6. Шатун 7 толкает кривошип 8 вала 9. Вал с маховиком 10 проворачивается и второй кривошип 11 толкает тягу 12. Тяга закрывает золотник, перекрывая подачу пара из котла и стравливая давление в цилиндре. За счет маховика вращение вала не останавливается и продолжается движение до следующего цикла.
На схеме: 1. Трубка от золотника к паровому котлу. 2. Поршень золотника. 4. Трубка, соединяющая золотник и рабочий цилиндр. 5. Рабочий цилиндр. 6. Поршень рабочего цилиндра. 7. Шток поршня рабочего цилиндра. 8. Кривошип вала. 9. Вал. 10. Маховик. 11. Второй кривошип. 12. Шток поршня золотника.
Закупаемся
Все детальки были в наличии дома или докупались по мере необходимости в близлежащих магазинах.
Из сантехнического магазина: полудюймовый сгон на 75 мм, тройник, 2 штуцера на 7 мм и 4 штуцера на 9 мм, 4 полудюймовых муфты, стандартный крепеж для полипропиленовых труб - 4 шт.
Из магазина метизов: болты, гайки, гроверные шайбы и просто шайбы на 4 и 5 мм, россыпью, без счета. Отдельно длинная шпилька на 4 мм. Крепеж – 2 оцинкованных уголка на 75 x 75 мм, по 2 пластины на 80 и 100 мм. И еще 6 уголков на 15 x 15 мм. И еще нужен шланг на 8 мм, около 1 метра, чтоб с запасом.
Из спортивного магазина – хоккейная шайба.
Мастерим
Из штуцеров на 7 мм делаем головки цилиндров. Спиливаем лишнее, при желании еще можно рассверлить отверстие до 5 мм. Если оставить на 4 мм, то иногда закусывает шток поршня.
Шток поршня делается из 70 мм болта М4. Сам поршень состоит из двух гаек, между которыми плотно накручена ФУМ лента. На другом конце – крепление для шатуна, в моем случае – уголок 15 x 15 мм. Посередине – головка цилиндра. После сбора поршень надо притереть в цилиндре. В последствии поршень смазывал перед каждым запуском литолом.
Золотник нужен для управления потоком пара. Делаем его из тройника, на который с одной стороны через муфту прикручен поршень, с другой – 9 мм штуцер посаженый на ФУМ ленту. Сверху потом надо будет добавить еще один штуцер.
Поршень рабочего цилиндра делается из шпильки М4 длиной 75 мм. Технология изготовления аналогична поршню для золотника.
Рабочий цилиндр выполняет основную работу. Собирается из 75 мм сгона, 2 муфт, поршня и штуцера на 9 мм.
Золотник и рабочий цилиндр в сборе.
Шатуны нужны для преобразования поступательного движения во вращательное. Изготавливаются из 75 мм болтов М4, на концах – 15 мм уголки.
Кривошипно-шатунный механизм в сборе. Плечи кривошипа делаются из оцинкованных пластин, которые скрепляются между собой 40 мм М5 болтом. На кривошип сажается шатун, шатун крепиться к поршню. Изначально ход поршня планировался 70 мм, ход золотника 40 мм (это удвоенное расстояние между отверстиями в пластине или удвоенное плечо кривошипа). Потом, в процессе доработки стало 46 мм и 20 мм соответственно.
Половинка коленчатого вала. По сути сам вал – это два болта. Один болт, коротенький, 30 мм М5, второй длинный – 60 мм М5. На длинном потом будет висеть маховик. К болтам, под углом 90 градусов, крепятся кривошипы.
Сборка основания коленчатого вала. Вал висит на оцинкованных 75 мм уголках. Уголки крепятся к куску 14 мм фанеры.
Чтобы поршни были в одной плоскости с валом, монтируем на основании площадку из фанеры высотой 28 мм. На площадку ставим рабочий цилиндр и золотник. Выравниваем их положение, чтобы добиться оптимального хода поршней.
На золотник наворачиваем штуцер на 9 мм. Соединяем шлангом рабочий цилиндр и золотник. Все крепим, тестируем, переделываем. И еще раз, и еще…
Испытания двигателя
Не стоит надеяться, что эта фигня сразу заработает. Поэтому берем автомобильный компрессор, которым колеса накачивают, и подсоединяем его шлангом к золотнику, вместо котла. Компрессор легко обеспечивает рабочие давление в пару атмосфер, а мы вылавливаем ошибки конструкции.
В результате получаем работающий от компрессора двигатель:
Хоккейная шайба не потянула на маховик, пришлось вешать дополнительный противовес в виде накидного ключа на 14.
Работа от пара
Паровая машина с котлом. Котел собрал из уголка, бочки и муфты на 32. С торцов две закрытые заглушки. Сверху заглушка с внутренней резьбой на полдюйма.
До постройки модели был наивно уверен, что главная часть паровой машины – двигатель. По факту оказалось, что наиболее важен котел. Мои заблуждения были настолько глубоки, что поначалу попробовал запустить котел от 2 свечей. Ага, щас, за полчаса вода даже не начала закипать.
В результате котел грел на газе. С момента поджига рабочее давление достигается минуты через пять. Пара вырабатываемого котлом хватает примерно на 10 секунд работы двигателя, потом опять надо примерно 30 сек. набирать давление. Двигатель можно запускать в течении двух-трех минут, потом давление пара резко падает. До полного выкипания воды в котле проходит где-то 10 минут.
Все это безобразие мгновенно нагревается, пар получается непривычно горячим (если что - в кипящем чайнике пар относительно холодный), обжечься элементарно, ничего касаться нельзя. Из-за агрессивной среды оцинкованные болты окисляются чуть ли не на глазах.
Pavel Senotrusov
Здравствуйте а можно весь список необходимых деталей , что бы за 1 раз можно было все купить?
20.01.2016 15:58
Max
Сразу должен предупредить – проект не самый удачный: рабочий цилиндр великоват, для него нужно много пара. От автомобильного компрессора работает нормально, а вот с котлом придется помудрить. Для парового двигателя, сантехника: Сгон 1/2 дюйма L75 мм – 1 шт. Тройник обжимной с переходом на внутреннюю резьбу, 16 мм х 1/2 дюйма – 1 шт. Штуцер 1/2 дюйма на 7 мм – 2 шт. Штуцер 1/2 дюйма на 9 мм – 4 шт. Муфта 1/2 дюйма – 4 шт. Крепеж для полипропиленовых труб 20 мм – 4 шт. Шланг d8 мм – 1 метр. Хомуты 8-12мм – 4шт. Метизы Болты М4 70мм – 4шт. Болты М4 15мм – 2шт. Болты М5 40мм – 2шт. Болт М5 30мм – 1шт. Болт М5 60мм – 1шт. Болты берите с запасом. Гайки, гроверные шайбы и просто шайбы на 4 и 5 мм не считал, берите всего по 20, должно хватить. Шпилька М4 – стандартно продается по метру. Оцинкованный уголок 75мм х 75мм – 2 шт. Оцинкованная пластина 20мм x 100мм – 2 шт. Оцинкованный уголок 15мм x 15мм – 6 шт. Примерно так.
20.01.2016 17:14