Помоги проекту - поделись книгой:
Осенью, при уборке и молотьбе хлеба, в полях можно встретить машину, похожую на паровоз, с длинной трубой и на колесах. Наверху машины быстро вращается большое колесо, с которого переброшен ремень на стоящую рядом молотилку.
Это — локомобиль — передвижная паросиловая установка. В ней котел и машина соединены вместе. Только сама она не передвигается, ее перевозят лошадьми или трактором.
Локомобили широко применяются и строятся на различные мощности, начиная от 15 лош. сил.
В качестве топлива чаще всего употребляют всякие отбросы: шелуху семян, солому, кору, опилки; такое топливо значительно удешевляет получаемую энергию.
В некоторых случаях и в постоянных установках, ввиду того, что в локомобиле котел и машина соединены вместе и занимают немного места, применяют локомобиль. Такие локомобили делаются без колес, устанавливаются на фундаменте и строятся на мощности до 1 000 лош. сил.
Устройство локомобиля
Модель локомобиля показана на рис. 1 и 2. Она состоит из котла, установленного на колесах, и паровой машины, укрепленной наверху котла.
Котел локомобиля имеет вид цилиндрического барабана. В передней части котла помещается топка. В настоящих локомобилях от топки внутри котла пропущена батарея железных трубок. Трубки выходят в дымовую коробку, в которую вставлена дымовая труба. Горячие газы, получающиеся от сгорания топлива, проходя по многим трубкам, быстрее нагревают воду.
Рис. 1.
В нашей модели, для более простого изготовления, дымогарные трубки заменены одной трубой, так называемой жаровой. Котел снабжен арматурой — показателем уровня воды в котле (водомерным стеклом) — и предохранительным клапаном, автоматически выпускающим лишний пар из котла. Обычно устанавливается еще показатель давления пара — манометр. В нашем котле можно обойтись и без манометра. Без арматуры котел, особенно большой, представляет опасность, так как, не зная уровня воды, можно перегреть и испортить его; не зная давления, можно так много нагнать пара, что котел разорвет.
Для поддержания определенного уровня воды в котле в больших локомобилях устанавливается насос, подкачивающий свежую воду взамен испарившейся. Иногда вместо насоса ставят особый прибор — инжектор, подающий воду при помощи струи пара.
В нашем котле для наполнения его водой в верхней части, между трубой и машиной, сделано отверстие, закрывающееся пробкой с нарезкой.
Машина, установленная сверху котла, состоит из цилиндра с поршнем и золотником и махового колеса с коленчатым валом.
В больших локомобилях рядом с машиной на котле устанавливается центробежный регулятор. С помощью рычага регулятор действует на заслонку паропровода и, открывая или закрывая ее, автоматически регулирует число оборотов машины.
Цилиндр является самой главной частью машины. Именно в нем происходит переход тепловой энергии в механическую.
В больших машинах цилиндр отливается из чугуна и имеет гладкие полированные внутри стенки. Сбоку цилиндр снабжен особой коробкой, так называемой золотниковой, или парораспределительной. Концы цилиндра закрываются крышками.
Цилиндр по концам соединен узкими паровыми каналами с золотником. Внутри цилиндра ходит поршень.
Поршень должен плотно прилегать к стенкам цилиндра и не пропускать пар. Для лучшего уплотнения поршень обычно снабжается упругими пружинными кольцами. Поршень плотно насаживается на шток — гладкий круглый стержень, проходящий через переднюю крышку цилиндра. Эта крышка снабжена особым приспособлением — сальником. Сальник не выпускает пар из цилиндра. Конец штока соединен с дальнейшей частью двигательного механизма — дышлом, или шатуном, а шатун соединен с пальцем кривошипа вала.
Рис. 2.
При впуске пара в левую часть цилиндра поршень двигается вперед, передавая с помощью шатуна движение коленчатому валу. С валом начинает вращаться насаженный на него маховик. Когда поршень дойдет до конца своего хода, шток, шатун и кривошип станут на одной прямой линии. Это положение называется мертвой точкой. Но по инерции маховик проворачивается дальше и выводит вал из этого положения.
Если в это время пустить пар в правую сторону цилиндра, поршень пойдет обратно, опять толкнет вал, маховик снова выведет его из мертвой точки, и машина заработает все быстрее и быстрее.
Рис. 3.
Выпуск и впуск пара в нашей машине производится золотником, состоящим из неподвижной, припаянной к цилиндру коробки и пластинки золотника, скользящей по коробке.
На рис. 3 показано положение золотника и поршня при различных поворотах кривошипа.
К подвижной пластинке припаяна паровая коробка. Пластинка движется между направляющими стержнями и прижимается плоской пружинкой. Пар из котла поступает снизу к неподвижной коробке и подходит к каналу, просверленному в ней, к пластинке золотника. В этой пластинке имеется прямоугольный прорез, через который пар из котла проходит в паровую коробку золотника при всех положениях его. Из паровой коробки через боковые отверстия золотника пар по очереди поступает в правое или левое отверстие коробки и по ним в цилиндр то с одной, то с другой стороны поршня.
Отработавший пар выталкивается из цилиндра через те же отверстия коробки, через которые впускается. Золотник приводится в действие от эксцентрика, насаженного на вал.
Эксцентрик — это диск с отверстием, просверленным не в центре. Этим отверстием он насажен на вал. При вращении эксцентрик описывает кривую и посредством тяги двигает взад и вперед золотник.
В небольших паровых машинах и в нашей модели пар поступает в цилиндр в течение всего времени движения поршня. Такие машины называются машинами без расширения. В более мощных машинах пар поступает в цилиндр только часть этого времени, после чего впуск свежего пара прекращается, и пар в цилиндре действует на поршень только своим расширением. Эти машины называются машинами с отсечкой и расширением пара.
Они значительно экономнее машин без расширения и расходуют меньше пара при той же мощности, но нам их сделать гораздо труднее.
Выпуск отработавшего пара в небольших машинах и в нашей модели производится прямо в воздух. Такие машины называются машинами без охлаждения. В более мощных машинах пар выпускается в холодильник (конденсатор), где охлаждается холодной водой, сгущается и тем самым создает в нем разрежение. Это тоже используется для увеличения силы машины.
Наша модель локомобиля может привести в действие различные механизмы. Она может служить моделью парового двигателя в физическом кабинете школы.
Инструменты и материалы
Для постройки локомобиля нужно иметь: тиски, дрель, сверла (диаметром 2–5 мм), ножовку по металлу, плоский напильник с крупной насечкой (драчевый), плоский напильник с мелкой насечкой (личной), напильник маленький квадратный и круглый, зубило, молоток, паяльник, ножницы по металлу, плоскогубцы, клупп с плашками и метчиками, циркуль, линейку, керн. Материал для постройки модели можно употреблять разнообразный.
Для котла лучше всего взять листовую медь или латунь толщиной примерно в 1 мм, но можно взять и белую жесть толщиной 0,75—1 мм; для спиртовки — белую жесть от консервной банки. Цилиндр машины можно сделать из латунной трубки диаметром 18–20 мм. Для деталей машины лучше всего взять цветной металл — бронзу, медь, но можно сделать их и из железа.
В общем нужно подобрать следующее: лист меди, латуни или железа толщиной 0,75—1,5 мм, размером 200x200 мм; затем куски такого же материала, но размером 150x120 мм и 60 x 400 мм; две-три консервные банки, 500 граммов баббита или какого-нибудь другого легкоплавкого металла, 50 граммов олова, 50 штук заклепок диаметром 2–3 мм, латунную трубку с внутренним диаметром 18 мм, длиной 45–50 мм, 2 гнезда для радио, болт с гайкой диаметром в 8 мм, полоску листового железа толщиной 1–1,5 мм, длиной 80—100 см и шириной 10–15 мм (можно взять обруч от бочки), кусочек латунной трубки с внутренним диаметром 9-10 мм, длиной 30 мм, кусок стали-серебрянки диаметром 5 мм, длиной 80 мм и десяток гвоздей диаметром 3 мм. Кроме этого, нужно подобрать несколько штук бронзовых, медных или железных пластинок для золотника и подшипников.
Изготовление локомобиля
Прежде чем приступить к изготовлению локомобиля, прочтите внимательно описание и разберитесь в чертежах.
Когда вы ясно представите себе устройство модели и ход ее изготовления, подберите материал, инструмент и приступайте к работе.
Постройку начнем с заготовки деталей котла, затем соберем его, перейдем к заготовке деталей машины, соберем ее, потом соберем весь локомобиль и испытаем.
Котел
Работа по постройке котла делится на три части: изготовление котла с жаровой трубой и топкой, изготовление арматуры котла и изготовление колес и подшипников. Для цилиндра котла (рис. 4) из листовой меди или железа толщиной 0,75—1,5 мм вырезается квадрат размером 200x200 мм. Вырезанный лист выпрямляется и делится прямой линией пополам. На этой линии размечаются циркулем, а затем прорубаются узким зубилом два круглых отверстия для жаровой трубы и предохранительного клапана. Третье отверстие, для паропроводной трубы, просверливается сверлом 4–5 мм.
Неровности от зубила сглаживаются круглым или полукруглым напильником. Теперь нужно сделать вырез для топки. Для этого на стороне, противоположной от отверстия дымогарной трубы, проведите прямую линию на расстояние 50 мм от края. По линии, с каждой стороны листа, вырежьте по квадрату шириной в 45 мм. Затем на деревянной болванке или железной трубе согните выкройку в барабан. Края листа должны накрыть друг друга на 5–6 мм.
Когда барабану котла придана правильная цилиндрическая форма, шов склепывается, нагревается и пропаивается оловом.
Переднее днище котла имеет выпуклую форму. Днище вырезается из медного или латунного листа. Выпуклость придается ударами молотка.
Топка с вставленными в нее жаровой и дымогарной трубами показана на рис. 5, внизу. Топка состоит из трех частей: переднего днища с крышкой топки, заднего днища и боковых стенок с дном.
Части топки лучше всего сделать из цветного металла — меди или латуни, не подверженных действию ржавчины. Но можно их изготовить из толстого 0,75—1,5 мм железа.
Переднее днище топки сгибается в виде буквы "Г". У верхнего и нижнего краев стенок отгибаются под прямым углом полоски шириной по 5 мм. Отогнутыми краями стенки днища будут соединяться с другими частями топки. В верхней части днища прорубается зубилом отверстие для жаровой трубы; внизу просверливается два ряда отверстий диаметром в 3–5 мм для притока воздуха.
Вторая часть топки имеет вид буквы "П". Края стенок, за исключением краев дна, отгибаются внутрь на 5 мм. Около дна, в стенках, тоже просверливаются отверстия для воздуха.
Задняя стенка топки служит в то же время задним днищем котла. В верхней части днища просверливаются отверстия для водомерного стекла. Нижний конец стенки отгибается, а над ним прорубается прямоугольное отверстие, которое будет закрываться дверкой.
Дверку можно сделать из листового железа толщиной 0,5–1 мм. Когда все части топки заготовлены и подогнаны одна к другой, можно начать сборку. В отогнутых концах просверливаются отверстия для заклепок диаметром 1,5–2 мм.
Жаровая труба сгибается из цветного металла. Трубе придается овальная форма. У одного конца жаровой трубы прорубается отверстие диаметром в 20 мм. С этой стороны труба закрывается крышкой, вырезанной из листовой меди или латуни. Крышка припаивается к трубе оловом.
Дымогарная труба состоит из двух частей, вставляющихся одна в другую. Для короткой части, проходящей сквозь котел, подбирается медная или латунная трубка подходящего размера. Длинная трубка, находящаяся снаружи котла, сгибается из железа. Трубе придается слегка коническая форма. На верхнем конце ее делается небольшой раструб в виде воронки.
Рис. 5.
В нашей модели предохранительный клапан, кроме выпуска излишка пара из котла, служит в то же время и пробкой, через которую котел наполняется водой. Клапан состоит из гайки, впаянной в котел, отрезка болта, выполняющего роль пробки, и "тарелки" клапана с направляющим стержнем. Для изготовления клапана подбираются болт и гайка, примерно подходящие под размеры, указанные на рис. 6. Нарезка болта должна доходить до самой головки. Нам нужна только головка с нарезанным концом длиной в 8—10 мм. В этом отрезке болта просверливается отверстие диаметром в 3–4 мм.
Поверхность головки опиливается напильником на плоскость. Тарелка, клапана делается из кружка, вырубленного из меди или латуни. Поверхность кружка тоже аккуратно опиливается напильником, в центре кружка просверливается отверстие и в него вставляется и заклепывается стержень из проволоки с нарезкой на конце.
Поверхность кружка должна плотно прилегать к головке болта и не пропускать пар при нормальном давлении в котле. Для этого кружок нужно притереть к головке при помощи мелко истолченного и просеянного стекла.
При притирке стекло с маслом наносится на поверхность головки, клапан вставляется в отверстие и медленно вращается взад и вперед. Притирка продолжается до тех пор, пока поверхности не сделаются матовыми. Клапан прижимается к головке спиральной пружинкой.
Пружинка свивается из стальной проволоки диаметром 0,4–0,5 мм; готовой она должна иметь в длину 12 мм и внутренний диаметр — 3 мм.
При полном сжатии пружинка должна укорачиваться наполовину, т. е. до 6 мм. На стержне пружинка закрепляется гайкой. В зависимости от наружного давления работа клапана регулируется подвинчиванием гайки.
Водомерное стекло (рис. 6) состоит из двух оправ с вставленной в них стеклянной трубкой. Оправы изготовляются из медных трубок с нарезкой внутри, или в них с одной стороны просто впаивается гайка. В эту гайку ввинчивается пробка с отверстием в середине. С другой стороны оправа закрывается крышкой. Около крышки впаяна трубка, соединяющая водомерное стекло с котлом.
Внутрь оправы между гайкой и трубкой, идущей к котлу, впаяно еще кольцо с отверстием, диаметром равным внутреннему диаметру стеклянной трубки. В оправу под пробку вокруг стекла вкладывается промасленная вата. При завинчивании пробки она уплотняется и совершенно не пропускает воду или пар. Внутреннее кольцо не дает набивке закрыть отверстие трубки, идущей в котел.
Для изготовления оправ можно взять или гайку с болтом, или подходящую трубку и два радиогнезда. В трубку с одной стороны впаивается гайка от гнезда, с другой — крышка. Понятно, что, если взяты радиогнезда, стеклянную трубку нужно подобрать по отверстию гнезд.
Вместе с арматурой на рис. 6 показаны и колеса локомобиля. Они делаются из тонкого полосового железа. Сначала изготовляется обод. Затем из круглого железа выпиливается втулка, в центре которой просверливается отверстие для оси диаметром 4 мм.
Спицы делаются или из проволоки, или из полосового железа и припаиваются к втулке и ободу.
Оси для колес делаются из проволоки диаметром 5–6 мм, концы осей опиливаются так, чтобы на них легко вращались колеса. Подшипники изготовляются из полосового железа, как показано на том же рисунке. Отогнутыми краями подшипники припаиваются к котлу.
Спиртовка для топки (рис. 5) — это просто прямоугольная коробка из жести. В крышку ее вставляется 6 коротких трубочек для фитилей диаметром 7–8 мм.
Когда склепана топка и в нее впаяна жаровая труба, можно приставить цилиндр котла и хорошенько припаять его. Лучше всего перед припайкой котла впаять в него предохранительный клапан, а в стенку топки — водомерное стекло.
Гайка предохранительного клапана вставляется на половину своей высоты в отверстие котла и припаивается к нему оловом. Трубки от оправ водомерного стекла вставляются в отверстия переднего днища и припаиваются к нему с таким расчетом, чтобы стекло отстояло от стенки на 10–12 мм. Водомерное стекло лучше припаять в собранном виде с вложенной промасленной ватой.
К готовому котлу можно припаять подшипники колес и вставить оси. Колеса надеваются на концы осей, затем припаиваются шайбы, чтобы колеса не соскакивали. Котел со всех сторон покрывается черной огнеупорной краской. Спицы колес и втулки красятся в красный цвет, обод колес — в черный.
Машина
Машину можно разделить на три части: цилиндр, золотник и передаточный механизм. Золотник состоит из двух частей — неподвижной, припаянной к цилиндру, и подвижной пластинки, управляющей подачей пара. Неподвижная часть золотника выпиливается из цветного металла — меди или бронзы по размерам, показанным на рис. 7. Полукруглый выпил нужно подогнать под наружный диаметр цилиндра. Поверхность золотника опиливается напильником на правильную плоскость с проверкой под линейку или угольник.
Рис 7.
В этой части, обозначенной буквой А, просверливается четыре отверстия для пара. Отверстия а и б сверлятся перпендикулярно одно к другому, соединяются и образуют внутри идущий под прямым углом канал.
Расстояние между центрами двух крайних отверстий, подводящих пар в цилиндр, должно быть 36 мм.
Поделиться книгой: