Парові двигуни для морських моделей. Чотирьохтактний двигун внутрішнього згоряння з циліндром, що коливається, Парові машини з циліндрами, що коливаються.

Такого на жодних змаганнях сьогодні не почуєш. Тим часом у 20-30-ті роки багато моделей використовували на судно-, авто-і навіть авіамоделях паровий двигун. Найбільшою популярністю користувалася парова машина з циліндром, що коливається. Вона проста у виготовленні - Втім, надамо слово автору - моделісту Олександру Миколайовичу ІЛЬЇНУ: на прохання редакції він виготовив і випробував судномодель з таким двигуном

Надійність та безпека – основні критерії, якими я керувався, вибираючи тип парової машини. Паровий двигун з циліндром, що коливається, як показали випробування, при правильному, акуратному виготовленні моделі витримує навіть дворазові навантаження.

Але недарма я наголосив на акуратності - у ній запорука успіху. Постарайтеся точно виконати всі наші рекомендації.

Тепер поговоримо про саму парову машину. На малюнках I та II показаний принцип її дії та пристрій.

На станині 11 шарнірно укріплені циліндр (деталі 1, 2 і 13) із золотниковою пластиною 8. Для входу і виходу пари в циліндрі та золотниковій пластині просвердлено отвір 3. Крім того, на станині встановлена ​​жорстко ще одна золотникова пластина 4. У ній просвердлені два отвори. У процесі роботи парового двигуна, коли отвір циліндра поєднується з правим отвором золотникової пластини 4 пар входить в циліндр (див. рис. I, фаза А). Розширюється пара штовхає поршень 13 вниз - до так званої нижньої мертвої точки(Фаза Б). Завдяки маховику 9 рух поршня в цій точці не припиниться, що захоплюється інерцією, він піднімається вгору, виштовхуючи відпрацьований пар. Як тільки отвір циліндра збігається з лівим отвором пластини 4, пара виходитиме в атмосферу (фаза В).

Золотникові пластини, як ви розумієте, повинні бути щільно підігнані одна до одної, інакше пара проникатиме в зазор і ефективність двигуна помітно знизиться. Тому на осі 7 встановлена ​​пружина, що підтискає пластину 4 до пластини 8. Крім основної функції, цей вузол виконує ще роль запобіжного клапана. Коли тиск у казані з будь-якої причини підвищиться, пружина стиснеться, пластини розійдуться і надлишок пари вийде назовні. Тому пружину затягують гайкою так, щоб вал двигуна міг зробити кілька обертів за інерцією. Перевірте це, повернувши його рукою.

Пара в машину надходить через трубку 5. Один кінець її з'єднаний з отвором впуску на золотниковій пластині 4, на інший одягнений шланг 6, з'єднаний з паровим котлом. Для нашого двигуна придатний будь-який гумовий шланг, що не містить ниткових або дротяних зміцнювальних елементів. Але найкраще від бензопроводу автомобіля.

Шланг на паропроводі нічим не закріплений. Це також міра безпеки. При збільшенні тиску пара шланг зірветься з трубки, і тиск у казані миттєво впаде.

Основний робочий орган машини - циліндр 1. Зверху він запаяний бляшаною шайбою 2, знизу закритий поршнем 13.

У поршень впаяний шток-шматок в'язальної спиці з шайбою на кінці. Через її отвір проходить палець кривошипа 14, припаяного до валу 10 гребного гвинта, також виготовленого зі спиці. На вал встановлено маховик 9. Вал парової машини обертається в підшипнику ковзання 12, який впаяний станину.

Для циліндра підберіть латунну трубку діаметром 12-16 мм. Внутрішню поверхню її слід ретельно відполірувати. Бажано зробити це на токарному верстаті стрижнем з марлевим тампоном, натертим пастою ГОІ або будь-якою іншою для полірування металів. В результаті обробки діаметр трубки по кінцях може виявитися більшим, ніж у середині. Тому для циліндра використовують лише середню частину, відповідно збільшуючи довжину заготівлі.

До готового циліндра припаяйте жерстяну кришку, промийте зібрану деталь гасом і беріться за поршень. Він складається з власне поршня, штока та шайби.

Поршень бажано виготовити із бронзи або чавуну. Проточіть на токарному верстаті заготовку до такого діаметру, щоб вона туго входила в циліндр. Приміряйте, не виймаючи з патрона, а потім просвердліть отвір для штока. Тепер відріжте заготівлю потрібної довжини і впаяйте в неї шток. До штока припаяйте шайбу.

Якщо діаметр поршня виявився більшим, ніж потрібно, його сточують напилком з дрібним насіканням і наждачним папером, а потім полірують. Робиться це на токарному верстаті за допомогою байкової смужки та полірувальної пасти.

Золотникові пластини бажано вирізати з латуні завтовшки 2-3 мм. Для більш щільного прилягання до циліндра у золотниковій пластині 8 зробіть виїмку. А потім просвердліть отвір під вісь 7 - гвинт діаметром 3 мм з потайною головкою (на малюнку показано розмітку пластини).

На золотниковій пластині 4 за допомогою циркуля та керна позначте місця для впускного та випускного отворів. Просвердліть їх і приступайте до шліфування обох пластин наждачним папером. Потім їх також полірують.

Золотникову пластину 8 потрібно припаяти до циліндра. Спочатку вставте в неї вісь, тонким дротом прив'яжіть пластину до циліндра, змастіть місця паяння флюсом, обкладіть їх шматочками припою і прогрійте на газовому пальнику. Припій розтечеться поверхнею, змащеною флюсом, і схопить деталі. Якщо при нагріванні відпаюється кришка циліндра, не біда її легко припаяти знову.

У циліндрі потрібно просвердлити отвори для пари. Кондуктором для них може бути паророзподільний отвір 3 в пластині.

Зібраний вузол кріпиться на станині 11 зігнутої з жерсті. Виготовляючи її, постарайтеся точно витримати відстань між віссю 7 та віссю підшипника 12.

До готової станини припаяйте золотникову пластину 4, трубку паропроводу 5 6, підшипник 12. Отвір для валу 10 свердлиться за місцем, а відстань між деталями станини вибирається в залежності від розмірів маховика 9.

Маховиком може служити будь-яка сталева або бронзова, деталь, розміри якої не менші за вказані на нашому малюнку. Підшипник 12 найкраще виточити із бронзи.

Тепер розповімо про виготовлення парового казана (рис. III).

Обічайку 1 (бокову поверхню) котла зігніть з жерсті. У торцеві її частини впаяйте два злегка увігнуті бляшанки 2. Обичайка виготовляється наступним чином. Смужку жерсті від консервної банки шириною 80 мм і довжиною близько 200 мм кілька разів протягніть навколо товстого стрижня - заготовка набуде форми правильного кільця. Виріжте з нього смугу потрібної довжини та спаяйте циліндр діаметром 40 мм. денця 2 робляться за формою вже спаяного котла. Звичайне плоске денце протистояти тиску пари не зможе. Тому надайте заготівлі сферичну форму. Це робиться легкими ударами молотка з опуклим бойком на товстій дерев'яній плиті (можна використовувати і м'який метал, наприклад, свинець).

Дінця впаяйте опуклою стороною всередину, краї загніть і пропаяйте.

Для заливки води передбачено на казані спеціальний штуцер. Він складається з гайки МЗ-М4 довжиною 10-12 мм (деталь 3) та відповідного гвинта, що виконує функцію пробки. Заправляють казан за допомогою медичного шприца.

Пар, що утворився в котлі, виходить через отвір 4 (його діаметр 6 мм). Разом із парою зазвичай вилітають і крапельки води, що заважає роботі парової машини. Тому над вихідним отвором потрібно встановити спеціальний ковпак-уловлювач 5, а до нього припаяти патрубок паропроводу 6. Тоді крапельки, що вилітають з котла, будуть осідати на стінках ковпака, а в патрубок потрапить лише суха пара.

Готовий казан перевірте на герметичність. Всі запаяні шви змастіть мильною піною і через паропровід подуйте в котел. У тих місцях, де з'являться мильні бульбашки, потрібне повторне паяння.

До котла припаяйте ніжки 7 і зігніть з жерсті пальник сухого палива.

Парова машина готова.

Ми вже говорили, що при правильному користуванні наша парова машина абсолютно безпечна. Однак запобіжні заходи при випробуванні не зайві. Перш за все пам'ятайте, що пар, що утворюється в котлі, повинен постійно виходити з нього: витрачатися на роботу поршня, а потім витікати через отвір в золотниковій пластині. Якщо цього немає, потрібно негайно погасити вогонь, дочекатися, коли котел повністю охолоне, знайти й усунути несправність. Це правило техніки безпеки треба неухильно дотримуватись. І радимо запросити когось із знаючих дорослих, перш ніж розпочати випробування.

З'єднайте шлангом парову машину з котлом. Кінці шланга на патрубках не закріплюйте. Щоб полум'я пальника не зіпсувало шланг, оберніть його фольгою. Залийте в паровий котел 30-40 мл кип'яченої води і запаліть пальник із двома (не більше) таблетками сухого пального. Потроху починайте провертати вал парової машини. Приблизно через 30 - 40 секунд вода в котлі зашумить, а з вихлопного отвору машини стане капати гаряча вода. Потім із щілини золотникового пристрою піде й пара.

Правильно зроблена парова машина починає працювати через 1-2 хв. Слідкуйте, щоб вода в котлі не википала, інакше він розпаюється.

Перевірену в роботі парову машину встановіть на модель. Вона може бути готова, покупна або зроблена своїми руками з жерсті або полістиролу.

Малюнки М. СІМАКОВА

Продублюю з форуму:
машина там встановлена ​​на катері, що для нас не обов'язково

КАТЕР З ПАРОВОЮ МАШИНОЮ

Виготовлення корпусу
Корпус нашого катера вирізається із сухого, м'якого та легкого дерева: липи, осики, вільхи; береза ​​твердіша, і її важче обробляти. Можна також взяти ялинку або сосну, проте вони легко колються, що ускладнює роботу.
Вибравши поліно відповідної товщини, обтішіть його сокирою та відпиляйте шматок необхідного розміру. Послідовність виготовлення корпусу показана на малюнках (див. таблицю 33, ліворуч, зверху).
Палубу випиліть із сухої дошки. Зверху зробіть палубу трохи опуклою, як у справжніх суден, щоб вода, що потрапила на неї, стікала за борт. Виріжте на ній ножем неглибокі борозенки, щоб надати поверхні палуби вигляду обшивки з дощок.

Будівництво котла
Вирізавши шматок жерсті розміром 80х155 мм, відігніть краї шириною близько 10 мм у протилежні сторони. Зігнувши бляху в кільце, з'єднайте відігнуті краї в шов і пропаяйте його (див. таблицю, в середині, праворуч). Вигніть заготовку, щоб вийшов овал, виріжте по ньому два овальних денця і впаяйте їх.
Зверху в котлі пробийте два отвори: один для водоналивної пробочки, інший для проходу пари в сухопарник. Сухопарник - маленька кругла баночка із жерсті. З сухопарника виходить маленька спаяна з жерсті трубочка, на кінець якої натягується інша гумова трубочка, по якій пара йде до циліндра парової машини.
Топка пристосована лише для спиртового пальника. Знизу топка має жерстяне дно із загнутими краями. На малюнку дана форма топки. Пунктирними лініями показані лінії згину. Спаювати топку не можна; бічні стінки її скріплюються двома-трьома маленькими заклепками. Нижні краї стін відгинаються назовні і охоплюються краями бляшаного дна.
Пальник має два гноти з вати і довгу лійкоподібну трубочку, спаяну з жерсті. Через цю трубочку можна підливати в пальник спирт, не виймаючи казана з топкою з катера або пальника з топки. Якщо котел буде з'єднаний з циліндром парової машини гумовою трубкою, топку можна легко виймати з катера.
Якщо немає спирту, можна зробити топку, яка працюватиме на дрібному попередньо розпаленому деревному вугіллі. Вугілля насипається в жерстяну коробочку з ґратчастим дном. Коробочка з вугіллям встановлюється у топці. Для цього котел доведеться зробити знімним і закріплювати його над топкою дротяними затискачами.

Виготовлення машини
На моделі катера встановлена ​​парова машина з циліндром, що коливається. Це проста і водночас добре працююча модель. Як вона працює, видно на таблиці 34 праворуч, вгорі.
Перше положення показує момент впуску пари, коли отвір у циліндрі збігається з паровпускним отвором. У цьому положенні пара надходить у циліндр, тисне на поршень і штовхає його вниз. Тиск пари на поршень передається через шатун та кривошип на гребний вал. Під час руху поршня циліндр повертається.
Коли поршень трохи не дійде до нижньої точки, циліндр виявиться стоїть прямо, і впуск пари припиниться: отвір у циліндрі вже не збігається з впускним отвором. Але обертання валу триває вже за рахунок інерції маховика. Циліндр повертається все більше і більше, і коли поршень почне підніматися догори, отвір циліндра збігатиметься з іншим випускним отвором. Відпрацьована пара, що знаходиться в циліндрі, виштовхується через випускний отвір назовні.
Коли поршень підніметься у найвище становище, циліндр знову стане прямо, і випускний отвір закриється. На початку зворотного руху поршня, коли він вже почне опускатися, отвір у циліндрі знову збігатиметься з паровпускним, пара знову увірветься в циліндр, поршень отримає новий поштовх, і все повториться спочатку.
Циліндр відріжте від латунної, мідної чи сталевої трубочки з діаметром отвору 7-8 мм або порожньої гільзи патрона відповідного діаметра. Трубочка повинна мати гладкі внутрішні стіни.
Шатун випиляєте з латунної або залізної пластинки завтовшки 1,5-2 мм, кінець без отвору вилудіть.
Поршень відлийте зі свинцю у циліндрі. Спосіб виливки такий, як і для парової маски, описаної раніше. Коли свинець для виливки розплавиться, в одну руку візьміть шатун, затиснутий плоскогубцями, а іншою рукою вилийте свинець в циліндр. Відразу ж зануріть у не застиглий ще свинець на зазначену заздалегідь глибину луджений кінець шатуна. Він виявиться міцно впаяним у поршень. Слідкуйте за тим, щоб шатун був занурений точно прямовисно і в центр поршня. Коли виливок охолоне, поршень із шатуном виштовхніть із циліндра та обережно очистіть.
Кришку циліндра виріжте з латуні або заліза завтовшки 0,5-1 мм.
Паророзподільний пристрій парової машини з циліндром, що коливається, складається з двох пластинок: циліндрової паророзподільної пластинки А, яка припаюється до циліндра, і паророзподільної пластинки Б, що припаюється до стійки (рами). Їх найкраще виготовити з латуні або міді і тільки в крайньому випадку із заліза (див. таблицю, ліворуч, зверху).
Платівки повинні щільно прилягати одна до одної. Для цього вони примоститься. Робиться це так. Дістаньте так звану перевірку або візьміть невелике дзеркало. Поверхню його покрийте дуже тонким і рівним шаром чорної фарби або кіптяви, стертою на рослинній олії. Фарба розтягується поверхнею дзеркала пальцями. Пришабриваемую пластинку покладіть на вкриту фарбою дзеркальну поверхню, притисніть пальцями і деякий час посуньте дзеркало з боку на бік. Потім зніміть пластинку і всі виступаючі місця, що покрилися фарбою, пошкрібайте спеціальним інструментом - шабером. Шабер можна виготовити зі старого тригранного напилка, заточивши його грані, як показано на малюнку. Якщо метал, з якого виготовляються паророзподільні пластинки, м'який (латунь, мідь), то шабер можна замінити складаним ножем.
Коли всі виступаючі покриті фарбою місця платівки зняті, залишок фарби зітріть і знову покладіть пластинку на поверхню перевірки. Тепер фарба покриє більшу поверхню платівки. Дуже добре. Шабровку продовжуйте до тих пір, поки вся поверхня пластинки не покриватиметься дрібними частими цятками фарби. Після того як пришабріти паророзподільні пластинки, до циліндрової пластинки А припаяйте гвинт, вставлений в просвердлений в пластинці отвір. Платівку з гвинтом припаяйте до циліндра. Тоді припаяйте і кришку циліндра. Іншу пластинку припаяйте до рами машини.
Раму випиляєте з латунної або залізної пластинки завтовшки 2-3 мм і зміцніть її на дні катера за допомогою двох шурупів.
Весловий вал зробіть із сталевого дроту товщиною 3-4 мм або з осі набору «конструктор». Вал обертається в трубці, спаяної з жерсті, До кінців її припаюються латунні або мідні шайбочки з отворами точно по валу, В трубку налийте масло, щоб вода не могла потрапити в катер навіть тоді, коли верхній кінець трубки буде розташований нижче за рівень води. Трубка гребного валу закріплюється в корпусі катера за допомогою похило припаяної круглої пластинки. Всі щілини навколо трубки та кріплення залийте розплавленою смолою (варом) або замажте шпаклівкою.
Кривошип виготовляється з невеликої залізної пластинки та обрізання дроту та зміцнюється на кінці валу пайкою.
Маховик підберіть готовий або відлийте з цинку або свинцю як для клапанної парової машини, описаної раніше. На таблиці в кухлі показаний спосіб виливки в бляшанці, а в прямокутнику - в глиняній формі.
Гребний гвинт вирізається з тонкої латуні або заліза і припаюється до кінця валу. Лопаті вигніть під кутом не більше 45 ° до осі гвинта. При більшому нахилі вони не загвинчуватимуться у воду, а лише розкидатимуть її на всі боки.

Складання
Коли виготовите циліндр з поршнем і шатуном, раму машини, кривошип і вал з маховиком, можна приступити до розмітки, а потім до свердловки впускного і випускного отворів паророзподільної пластинки рами,
Для розмітки необхідно спочатку просвердлити 1,5-міліметровим свердлом отвір у пластині циліндра. Цей отвір, просвердлений в центрі верхньої частини платівки, повинен входити в циліндр якомога ближче до кришки циліндра (див таблицю 35). Впросвердлений отвір вставте шматочок грифеля від олівця так, щоб він на 0,5 мм виступав з отвору.
Циліндр разом із поршнем та шатуном поставте на місце. На кінець гвинта, впаяного в циліндричну платівку, надягніть пружинку і накрутіть гайку. Циліндр із вставленим в отвір графітом притиснеться до платівки рами. Якщо ви тепер обертатимете кривошип, як це показано на таблиці вгорі, графіт прокреслить на платівці маленьку дугу, по кінцях якої і потрібно просвердлити по отвору. Це будуть впускний (лівий) та випускний (правий) отвори. Впускний отвір зробіть трохи менше за випускний. Якщо впускний отвір просвердлите свердлом діаметром 1,5 мм, випускний можна свердлити свердлом діаметром 2мм. Після закінчення розмітки зніміть циліндр і вийміть грифель. Задирок, що залишилися після свердлівки по краях отворі, обережно зіскребте.
Якщо під руками немає маленького свердла та дриля, то, володіючи деяким терпінням, отвори можна просвердлити свердлом, виготовленим з товстої голки. Обламайте вушко голки і вколоти її наполовину в дерев'яну ручку. Виступаючий кінець вушка заточіть на твердому бруску, як показано в кружку на таблиці. Обертаючи рукою ручку з голкою то в один, то в інший бік, можна не поспішаючи просвердлити отвори. Це особливо легко, коли пластинки виготовлені з латуні чи міді.
Кермо виготовляється з жерсті, товстого дроту та заліза товщиною 1 мм (див. таблицю, праворуч, внизу). Для наливання води в казан і спирту в пальник потрібно спаяти невелику вирву.
Щоб модель не валилася набік на суші, вона встановлюється на підставку – стійку.

Випробування та пуск машини
Після того, як модель буде закінчена, можна взятися за випробування парової машини. Налийте в котел воли на 3/4 висоти. У пальник вставте гноти і налийте спирту. Підшипники і частини машини, що труться, змастіть рідким машинним маслом. Циліндр протріть чистою ганчірочкою або папером і теж змастіть. Якщо парова машина побудована точно, поверхні пластинок добре притерті, правильно розмічені та просвердлені паровпускний та вихідний отвори, немає перекосів і машина легко обертається за гвинт, вона повинна відразу ж піти.
Під час запуску машини дотримуйтесь таких застережень:
1. Не відгвинчуйте водоналивної проби, коли в котлі є пара.
2. Не робіть тугу пружинку і не підтягуйте її дуже гайкою, тому що при цьому, по-перше, збільшується тертя між пластинками і, по-друге, виникає ризик вибуху котла. Треба пам'ятати, що при занадто великому тиску пари в котлі циліндрична пластинка з правильно підібраною пружинкою є запобіжним клапаном: вона відсувається від пластинки рами, надлишок пари виходить назовні, і завдяки цьому тиск в котлі постійно підтримується нормальним.
3. Не давайте довго стояти паровій машині, якщо вода в казані кипить. Пар, що утворюється, повинен весь час витрачатися.
4. Не давайте википіти всій воді у казані. Якщо це станеться, казан розпаюється.
5. Не закріплюйте дуже сильно кінці гумової трубочки, яка також може бути хорошим запобіжником від утворення в котлі занадто великого тиску. Але майте на увазі, що тонку гумову трубку роздмухує тиском пари. Візьміть міцну ебонітову трубку, в якій іноді прокладають електропроводи, або обмотайте ізоляційною стрічкою звичайну гумову трубку,
6. Для запобігання іржі наливайте його. кип'яченою водою. Щоб вода в котлі швидше закипала, найпростіше наливати гарячу воду.

Теж саме в пдф:

Власники патенту UA 2705704:

Винахід відноситься до машинобудування, зокрема до чотиритактних двигунів. внутрішнього згоряння, і може бути використане в транспортному та стаціонарному двигунобудуванні. Винахід спрямовано на підвищення довговічності, надійності та ефективності роботи двигуна за рахунок зменшення його зношування. Це досягається тим, що чотиритактний двигун внутрішнього згоряння з циліндром, що коливається, містить нерухомий корпус 1, на якому встановлений пов'язаний з поршнем 4 через кривошипно-шатунний механізм 2, і можливістю гойдання циліндр 12. На циліндрі виконані впускні 14 і випускні 15 канали і відповідні їм клапани 16 і 17, отвір для свічки запалювання 19 і встановлено храпове 22 колесо з чотирма зубцями, на якому виконані виступи 2 29. На корпусі встановлені дві собачки 6 і 7 механізму газорозподілу і виконані вхідний отвір для горючої суміші 8 та вихідний отвір 9 для вихлопних газів. 9 іл.

Винахід відноситься до машинобудування, зокрема до чотиритактних двигунів внутрішнього згоряння і може бути використане в транспортному та стаціонарному двигунобудуванні.

Відомий чотиритактний двигун внутрішнього згоряння з примусовою продуванням (патент РФ на винахід №2310080, опубл. 10.11.2007, бюл. №31), що містить картер (корпус), циліндр з кільцеподібною порожниною, колінчастий вал, колінчастий вал циліндра та газорозподільний механізм. На картері встановлений циліндр з кільцеподібною порожниною та пелюстковим клапаном у впускному каналі. Колінчастий вал пов'язаний основним шатуном з робочим поршнем, а на ексцентриках колінчастого валувстановлені додаткові шатуни, пов'язані з кільцеподібним продувним поршнем. Впускний канал головки циліндра з'єднаний за допомогою з'єднувального каналу з об'ємом, утвореним кільцеподібною порожниною циліндра і кільцеподібним продувним поршнем.

Відомий чотиритактний двигун внутрішнього згоряння (патент РФ на винахід №2028471, опубл. 09.02.1995), який містить циліндр, розміщений в ньому поршень, пов'язаний з колінчастим валом за допомогою шатуна, картерну порожнину, повідомлену з атмосферою за допомогою і перепускний канал з вхідним і вихідним отворами, розташований з можливістю з'єднання картерної порожнини з камерою згоряння при положенні поршня в нижній мертвій точці, причому у вхідному отворі встановлений зворотний клапан, а вихідне забезпечене запірним органом, виконаним у вигляді циліндричної золотникової втулки, пов'язаної з кривошипним валом за допомогою шарового шарніра.

Недоліком відомих двигунів є високий знос поршня та циліндра, що призводить до зниження довговічності, надійності та ефективності їх роботи.

Винахід спрямовано на повішення довговічності, надійності та ефективності роботи двигуна за рахунок зменшення його зношування.

Це досягається тим, що чотиритактний двигун внутрішнього згоряння з циліндром, що коливається, містить нерухомий корпус, на якому встановлений пов'язаний з поршнем через кривошипно-шатунний механізм, і можливістю гойдання циліндр. На циліндрі виконані впускні та випускні канали та відповідні їм клапани, отвір для свічки запалювання та встановлено храпове колесо з чотирма зубами, на якому виконані виступи впуску, випуску та запалювання. На корпусі встановлені дві собачки механізму газорозподілу та виконані вхідний отвір для горючої суміші та вихідний отвір для вихлопних газів.

Сутність запропонованого винаходу пояснюється кресленнями на фіг. 1 зображено зовнішній вигляддвигуна; фіг. 2 - переріз А-А на фіг. 1; фіг. 3 - вид зверху на фіг. 1; фіг. 4 - переріз Б-Б на фіг. 3; фіг. 5 - переріз В-В на фіг. 3; фіг. 6 - вид зверху розрізу Д-Дфіг. 1 на циліндр; фіг. 7 - вигляд знизу Г-Г фіг. 1 на храпове колесо; фіг. 8 - вид виступу на храповому колесі збоку; фіг. 9 – схема роботи двигуна.

Чотирьохтактний двигун внутрішнього згоряння з циліндром, що коливається, містить нерухомий корпус 1, на якому розташовані кривошипно-шатунний механізм 2 з маховиком 3 і поршень 4 зі штоком 5. На корпусі 1 встановлені дві собачки 6 і 7 механізму газорозподілу і виконані вхідний відвір і вихідний отвір 9 для вихлопних газів з двома золотниками, відповідно, 10 і 11. Циліндр 12 встановлений на корпусі з можливістю гойдання на двох опорних півосях 13. На циліндрі виконаний впускний канал 14 для горючої суміші та випускний канал 15 для вихлопних газів, в яких встановлені впускний клапан 16 для горючої суміші та випускний клапан 17 для вихлопних газів. На стрижнях клапанів 16 і 17 розташовані ролики 18, виконані отвори для свічки запалювання 19 і встановлений контакт запалення 20. На циліндрі закріплена вісь 21, на якій встановлено храпове колесо 22 механізму газорозподілу з зубами 23, 24, 25. виступ впуску 27 паливної суміші, виступ випуску 28 вихлопних газів і виступ запалювання 29 для замикання контакту запалення 20.

Качаясь на опорних півосях 13 під час роботи двигуна, циліндр здійснює коливальний рух - одне повне коливання за один оберт кривошипно-шатунного механізму, а храпове колесо, встановлене на осі за цей час здійснює половину обороту. Таким чином, за два обороти маховика двигуна, храпове колесо здійснює один оборот, що дає можливість встановити на храповому колесі органи керування газорозподілом та запаленням при чотиритактному циклі роботи двигуна.

ДВИГУН ПРАЦЮЄ НАСТУПНИМ ОБРАЗОМ.

При роботі двигуна поршень 4 здійснює зворотно-поступальний рух всередині циліндра 12, а сам циліндр 12 хитається на опорних півосях 13, при цьому храпове колесо 22, встановлене на осі 21 у верхній частині циліндра 12, за допомогою собачок 6, 7 осі 21 і виступами 27, 28, 29 управляє впускним клапаном 16, випускним клапаном 17 і контактом запалювання 20. Таким чином здійснюється чотиритактний цикл роботи двигуна.

ВИХІДНЕ ПОЛОЖЕННЯ (фіг. 2, фіг. 3).

Поршень 4 знаходиться у верхній мертвій точці, а вісь 21 храпового колеса 22 знаходиться в середньому положенні, при цьому собачка 6 зачеплена за зуб 26, а собачка 7 за зуб 24, при цьому виступ впуску 27 і виступ випуску 28 храпового колеса 22 розташовані так, що вони не натискають на ролики 18 впускного 16 клапана і випускного клапана 17, тобто вони закриті.

ТАКТ ВПУСКУ (фіг 9).

З вихідного положення маховик 3, володіючи моментом інерції від попереднього циклу, повертається проти годинникової стрілки від 0° до 90°, при цьому циліндр 12 разом з віссю 21 повертається праворуч, а храпове колесо 22, що утримується собачкою 6, обертається навколо зуба собачка 7 виходить із зачеплення із зубом 24, і так до тих пір, поки собачка 7 не зайде в зачеплення із зубом 23, при цьому храпове колесо 22 повернулося від 0° до 45°. На початку повороту храпове колесо 22 своїм виступом впуску 27 наїжджає на ролик 18 впускного клапана 16 і відкриває клапан. Далі продовжується такт впуску. Маховик 3, продовжуючи рух проти годинникової стрілки від 90° до 180°, при цьому циліндр 12 разом з віссю 21 повертається наліво, а храпове колесо 22 собачкою 7, що отримується, повертається навколо зуба 23, а собачка 6 виходить з зачеплення з зубом так до тих пір, поки собачка 6 не зайде в зачеплення із зубом 25, при цьому храпове колесо 22 повернулося від 45° до 90°. Коли ролик 18 сходить з виступу 27 впуску храпового колеса 22, впускний клапан 16 закривається. На цьому такт впуску завершено і починається такт стиснення.

Такт стиснення (фіг. 9).

Маховик 3 повертається проти годинникової стрілки від 180° до 270°, при цьому циліндр 12 разом з віссю 21 повертається наліво, а храпове колесо 22, утримуване собачкою 7, повертається навколо зуба 23, а собачка 6 виходить із зачеплення з зубом доки собачка 6 не зайде в зачеплення з зубом 24, при цьому храпове колесо 22 повернулося від 90° до 135°. Далі продовжується такт стиснення. Маховик 3, продовжуючи рух проти годинникової стрілки від 270° до 360°, при цьому циліндр 12 разом з віссю 21 повертається праворуч, а храпове колесо 22, утримуване собачкою 6, повертається навколо зуба 24, а собачка 7 виходить із зачеплення з зуб і так до тих пір, поки собачка 7 не зайде в зачеплення із зубом 26, при цьому храпове колесо 22 повернулося від 135° до 180° і своїм виступом запалювання 29 замикає контакт запалення 20. Починається такт робочого ходу.

ТАКТ РОБОЧОГО ХОДУ (фіг. 9).

Маховик 3 повертається проти годинникової стрілки від 360° до 450°, при цьому циліндр 12 разом з віссю 21 повертається направо, а храпове колесо 22, яке утримується собачкою 6, повертається навколо зуба 24, а собачка 7 виходить з зачеплення з зубом доки собачка 7 не зайде в зачеплення з зубом 25, при цьому храпове колесо 22 повернулося від 180° до 225°. Далі продовжується такт робочого ходу. Маховик 3, продовжуючи рух проти годинникової стрілки від 450° до 540°, при цьому циліндр 12 разом з віссю 21 повертається ліворуч, а храпове колесо 22, утримуване собачкою 7, повертається навколо зуба 25, а собачка 6 виходить із зачеплення з зуб і так до тих пір, поки собачка 6 не зайде в зачеплення із зубом 23, при цьому храпове колесо 22 повернулося від 225° до 270°. У цьому такт робочого ходу завершено і починається такт випуску.

ТАКТ ВИПУСКУ (фіг. 9).

Маховик 3 повертається проти годинникової стрілки від 540° до 630°, при цьому циліндр 12 разом з віссю 21 повертається ліворуч, а храпове колесо 22, утримуване собачкою 7, повертається навколо зуба 25, а собачка 6 виходить із зачеплення з зубом 17 храпового колеса 22 наїжджає на ролик 18 випускного клапана 28, і так до тих пір, поки собачка 6 не зайде в зачеплення з зубом 26, при цьому храпове колесо 22 повернулося від 270° до 315°. Далі продовжується такт випуску. Маховик 3, продовжуючи рух проти годинникової стрілки від 630° до 720°, при цьому циліндр 12 разом з віссю 21 повертається праворуч, а храпове колесо 22, утримуване собачкою 6, повертається навколо зуба 26, а собачка 7 виходить із зачеплення з зуб і так до тих пір, поки собачка 7 не зайде в зачеплення з зубом 24, а виступ випуску 17 храпового колеса 22 з'їде з ролика 18 випускного клапана 28, і закриє клапан, при цьому колесо храпове 22 повернулося від 315° до 360°. На цьому такт випуску завершено. Двигун прийшов у вихідне становище.

Завдяки запропонованому технічним рішенням, Що забезпечує хитання циліндра разом з поршнем, виключається ексцентричність кривошипно-шатунного механізму і тим самим зменшується тертя між циліндром та поршнем. Це у свою чергу підвищує довговічність, надійність та ефективність роботи двигуна.

Чотирьохтактний двигун внутрішнього згоряння з циліндром, що коливається, містить нерухомий корпус, на якому встановлений пов'язаний з поршнем через кривошипно-шатунний механізм, і можливістю хитання циліндр, з виконаними впускним і випускним каналами і відповідними ним клапанами, отвором для свічки зажига зубами, на якому виконані виступи впуску, випуску та запалювання, а на корпусі встановлені дві собачки механізму газорозподілу та виконані вхідний отвір для горючої суміші та вихідний отвір для вихлопних газів.

Схожі патенти:

Винахід відноситься до двигунобудування, зокрема створення двигунів внутрішнього згоряння. Двигун містить порожнистий шток, що з'єднує поршні, виконаний діаметром, рівним діаметру поршня, і оснащений зигзагоподібними, симетричними, замкнутими канавками прямокутного поперечного перерізу по обидва боки від довгастого отвору для проходу впускного трубопроводу в центральній частині, з якими контактують ролики, змонтовані коаксіальних штоків конічних шестерень на підшипниках кочення, які зчленовані між собою третьою конічною шестернею, що передає крутний момент на вал відбору потужності.

Вступ 3
Розділ 1. Однодискова парова турбіна 5
Глава 2. Одноциліндрова парова машина з паророзподілом через вал кривошипа 23
Глава 3. Одноциліндрова парова машина з циліндром, що коливається 35
Розділ 4. Розрахунок парової машини та парового котла 50

Добровільне товариство сприяння армії, авіації та флоту (Досааф) у своїх організаціях широко розвиває морський моделізм. Тисячі юнаків та дівчат - членів Досаафа - з величезним інтересом будують самохідні, вітрильні та настільні моделі кораблів та суден. Щоб зробити моделізм масовим, виявити найцікавіші конструкції, комітети Товариства щороку проводять змагання, огляди, виставки. Для того, щоб зрівняти можливості змагань, розроблено та затверджено Єдину всесоюзну класифікацію моделей. Більшість моделей згідно з Класифікацією є самохідним, тобто таким, яке забезпечене різними двигунами.
Особливо цікаво будувати самохідні морські моделі із паровими двигунами. Виготовляючи таку модель, модельіст-конструктор не тільки набуває навичок, а й пізнає основи техніки.
Парові двигуни джмеють широке застосування у нашому народному господарстві. Вони встановлюються на пароплавах, паровозах, парових автомобілях, надають руху генератори на електростанціях.
Займаючись будівництвом мініатюрних парових машин, молодий конструктор повинен пам'ятати, що паровий двигун - російський винахід. Його сконструював та збудував у 1765 році в Барнаулі, на Алтаї, наш співвітчизник – видатний винахідник Іван Іванович Ползунов. Багато труднощів довелося пережити російському винахіднику у боротьбі власну ідею: «полегшити працю у нас майбутнім». Сам викреслював, сам розраховував свою парову машину Іван Іванович Ползунов, самому йому її довелося й будувати. Однак запустити і випробувати свою машину винахіднику так і не прийшов. Через війну надмірного і непосильного праці і так слабке здоров'я І. І. Ползунова сильно підточилося, й у 1766 року великий російський винахідник помер. Його роботу продовжили учні та послідовники.
У 1766 році машина І. І. Ползунова була пущена в хід і пропрацювала, рухаючи повітродувки 12 мідеплавильних печей, кілька років.
Зараз навіть важко собі уявити багато галузей промисловості та транспорту без парового двигуна.
Велике поширенняотримала парова машина та у моделюванні.

Глава 1
ОДНОДИСКОВА ПАРОВА ТУРБИНА КОНСТРУКЦІЯ ТУРБИНИ
Найпростішим за конструкцією паровим двигуном є однодискова парова турбіна.
Основними елементами установки є паровий котел та парова турбіна (рис. 1).
Паровий котел є закритою посудиною, заповненою приблизно на дві третини об'єму водою. Під казаном поміщається топка.
Принцип дії установки є наступним. Вода, що у котлі, підігрівається полум'ям і перетворюється на пару. У міру утворення пари кількість його збільшується і тиск у казані підвищується. Пара під тиском починає надходити в паропровід і потім у сопло турбіни.
Сопло парової турбіни представляє конус із дуже маленьким вхідним отвором. Пара, потрапляючи через маленький отвір у частину сопла, що має більший діаметр, розширюється і його тиск падає, при цьому сильно зростає його швидкість. При виході із сопла пар майже не має тиску, зате виходить із нього з великою швидкістю.
Таким чином, стає цілком зрозумілим значення сопла - перетворювати енергію тиску пари на енергію швидкості.
При виході з сопла пар зустрічає на шляху лопаточки парової турбіни і, вдаряючись останні, обертає диск парової турбіни. Для кращого використання енергії пари лопаточки парової турбіни, що виходить, робляться вигнутими.
Однодискова парова турбіна (рис. 2) складається з корпусу (дит. № 1,2, 13), в якому обертається на валу (дит. № 7) диск з лопаточками (дит. № 9). Вісь диска парової турбіни з'єднується через зубчасту передачу, що знижує.
Мал. 1. Схема теплової установки з паровою турбіною
Мал. 2. Однодискова парова турбіна: 1 - кільце корпусу парової турбіни; 2 – кришка корпусу; 3 – провідна трибка; 4 – гайка; 5 – обмежувальна втулка; 6 - повідкове зубчасте колесо; 7 – вал диска; 8 – сопло; 9 – диск парової турбіни; 10 - гвинт; 11 - кронштейн осі повідкового зубчастого колеса; 12 - вісь валу диска; 13 – кришка корпусу; 14 - дужка кріплення парової турбіни; 15 - паровідвідні трубки; 16 - повідець (дит. № 3, 6) з повідком парової турбіни (дит. № 16). Така зубчаста передача необхідна зниження кількості обертів і збільшення моменту на гребному валу. Пара надходить у турбіну через сопло (дет. № 8), укріплене в кришці корпусу (дет. № 13), а виходить через відвідні трубочки (дет. № 15), укріплені в другій кришці парової турбіни (дет. № 2).

ВИГОТОВЛЕННЯ ДЕТАЛЕЙ
Будівництво парової турбіни слід розпочинати з виготовлення найскладніших деталей. Однією з таких деталей у нашій паровій турбіні є диск. Тому і почнемо будівництво з його виготовлення.
Диск парової турбіни (рис. 3, дет. № 9) роблять із листової латуні товщиною 0,4 - 0 6 мм.
Виготовляти диск найзручніше в такій послідовності. Спочатку розмічають заготівлю по кресленню, потім свердлять центральний отвір, а також отвори біля основи лопаток і дисками вирізують ножицями по контуру.
Вирізавши заготовку, переходять до вигинання лопаток. Для цього виготовляють із сталевого бруска перетином 6X15 мм та довжиною 50X80 мм спеціальний пристрій - пуансон (рис. 4). Диск кладуть на торець дерев'яного бруска і, поставивши пуансон на лопаточку, ударяють молотком. При цьому лопаточка, вдавлюючись у торець дерева, набуде форми пуансону (рис. 5). Вигнувши лопаточки формою, розгортають їх під кутом 15° до площині диска і обпилюють.
Мал. 5. Вигинання лопаток за допомогою пуансону
Мал. 6. Кільце корпусу турбіни
Лопаточки диска парової турбіни повинні мати гострі краї та повинні бути добре відполіровані. Це значно підвищує потужність парової турбіни.
Зробивши диск слід перейти до виготовлення корпусу. Корпус парової турбіни складається з трьох деталей: двох кришок та кільця. Спочатку слід виготовити кільце.
Кільце корпусу парової турбіни (рис. № 6, дет. №1) виготовляють зі смужки латуні завтовшки 0,4 - 0,6 мм, шириною 20 мч і довжиною 160 мм. Для цього беруть залізну або дерев'яну болванку діаметром 50 мм і обгинають заготівлю навколо неї. Кінці заготовки спаюють і зачищають напилком і шкіркою.
Огинати заготівлю слід рівно і не допускати зламів.
Мал. 7. Кришка корпусу
Кришку корпусу парової турбіни (рис. 7, дет. № 2) виготовляють із листової латуні 0,4 - 0,5 мм. Спочатку вирізають з листа круглу заготовку діаметром 65 мм і краї її завальцовують на токарному верстаті. Для цього вставляють у патрон токарного верстата круглу болванку (сталеву або латунну) діаметром 51-55 мм і на довжину 10-15 мм проточують до діаметра 50 мм (внутрішній діаметр кільця корпусу), потім її торцюють. До торця оправки прикладають заготовку для кришки таким чином, щоб її краї виступали однаково, і притискають через кільце центром, що обертається (рис. 8). Притиснувши заготовку, включають верстат і проточують до діаметра 58 - 60 мм. Потім беруть сталевий пруток діаметром 10 - 12 мм і обпилюють його кінець таким чином, щоб він мав округлену форму. Після цього затискають його в різцетримач верстата обпиляним кінцем до заготовки. Змастивши круглий кінець прутка маслом, підводять його до краю заготовки і, увімкнувши верстат, загинають краю заготовки, рухаючи різцетримач до патрону токарного верстата. Якщо краї заготовки нещільно обігнули оправку, то пруток слід піджати сильніше і повторити операцію спочатку (рис. 9).
Після цієї операції роблять розмітку, свердлять отвори згідно з кресленням і зачищають кришку.
Виготовлення другої кришки (рис. 10, дет. № 13) абсолютно аналогічно першої і тому особливого опису не вимагає.
Сопло парової турбіни (рис. 10, дет. № 8) представляє трубочку, в один кінець якої вставлена ​​свинцева пробка з конічним отвором.
Кінець трубочки з боку пробки зрізаний під кутом 30 °. Зріз цей необхідний для того, щоб кінець сопла підходив якомога ближче до лопаток парової турбіни.
Найзручніше виготовити сопло з латунної або мідної трубочки довжиною 40 мм і діаметром 3 м, В один кінець трубочки вставляють свинцеву пробку на глибину 4 - 6 мм. Перш ніж вставити пробку, внутрішню поверхню трубки на глибину 6 – 8 мм зачищають шкіркою та змащують паяльною рідиною. Після цього потрібно в пробці виконати конічний отвір. Робити отвір у соплі найкраще за допомогою спеціального пристрою (рис. 11).
Сталевий цвях довжиною 30 - 40 мм і діаметром 2 - 2,5 мм заточують під кутом 5 - 7 ° і вбивають його в дошку. Виступаючий кінець цвяха натирають графітом (можна грифелем олівця) і обмотують вересковим азбестом. Зверху на його вістря накладають листовий азбест і натискають дерев'яним брусочком, щоб вістря цвяха, проколу листовий азбест, виступило поверх нього на 0,3 - 0,5 мм.
На виступаючий кінець вістря ставлять трубочку з пробкою так, щоб вістря доводилося в центрі пробки. Після цього нижній кінець трубочки із пробкою нагрівають. При нагріванні свинцева пробка розплавиться і трубочка від легкого натискання опускатиметься вниз, стискаючи мотузковий азбест, вістря дроту входитиме в розплавлену пробку свинцевої.
Опустивши трубочку на 7 - 8 мм, її охолоджують і потім знімають із цвяха. Так як кінець вістря був натертий графітом, свинцева пробка вільно знімається з цвяха, а свинець, що застиг, утворює конічний отвір за формою вістря.
Найменший діаметр отвору в пробці має бути 0,25 - 0,3 мм; виміряти його можна каліброваним дротом. Якщо отвір сопла вийшов менше, його можна розширити, насадивши трубку знову на вістря і ударяючи по ній злегка маленьким молоточком. Після цього кінець сопла з боку пробки запилюють на конус згідно з кресленням і зачищають. Якщо при тирсі отвір сопла засмічиться тирсою, то очищати його слід цим же цвяхом.
Після того, як буде виготовлено сопло, можна переходити до виготовлення інших більш простих деталей парової турбіни.
Дужка кріплення парової турбіни (рис. 10, дит. № 14) і повідець (дит. № 16) роблять з латуні товщиною 0,5 - 1 мч. Їх виготовлення не є складним і ясно з креслення.
Вал диска парової турбіни (рис. 10, дет. № 7) виготовляється з латунного або сталевого дроту діаметром 4.5 - 5 мм і завдовжки 40 - 50 мм. Заготовку вставляють у верстат, торцюють, а потім свердлять у ній отвір діаметром 1,5 мм на глибину 25 мм. Потім, підібгавши її центром задньої бабки, проточують до діаметра 4 мм на довжину 25 мм і відрізають від заготовки втулку довжиною 20 мм, яку зачищають напилком і шкіркою.
Вісь валу диска парової турбіни (рис. 10, дет. № 12) виготовляється із сріблячки або рояльного дроту діаметром 1,6 мм. Для цього відрізають шматочок дроту завдовжки 8 мм і зачищають його кінці. Після чого заготовку вставляють в токарний верстат, щоб вона виступала на 5 - 6 мм, і, ввімкнувши верстат, кінець осі, що виступає, обпилюють дрібним (лицьовим або оксамитовим) напилком до тих пір, поки вісь не буде щільно входити в отвір валу парової турбіни .
Обмежувальна втулка (рис. 10, дет. № 5) виготовляється з латуні або виробної сталі. Виготовлення її нескладно та зрозуміло з креслення.
Гвинт із гайкою (рис. 10, дит. № 10) підбирають готовий із «конструктора». Якщо гвинт не підходить по довжині, його можна відрізати ножівкою або спиляти напилком.
Кронштейн осі повідкового зубчастого колеса (рис. 12, дет. № 11) виготовляється з листової латуні товщиною 1 мм. З листа латуні вирізають смужку довжиною 40 мм і шириною 10мм, загинають її згідно з кресленням, свердлять отвори, запилюють напилком і зачищають шкіркою.
Мал. 12. Кронштейн осі повідкового зубчастого колеса
Провідна трибка (рис. 2, дет. № 3) підбирається готова з годинникового механізму або годинникового механізму конструктора. Вісь трибки з одного боку відкушується до довжини 1 – 1,5 мм, а з іншого – до 7 – 8 мм.
У нашій паровій турбіні взято трибку з шістьма шпильками з механізму конструктора, але можна використовувати трибку і з вісьмома шпильками.
Повідкове зубчасте колесо (рис. 2, дет. № 6) підбирається готове з годинникового механізму конструктора або механізму старого будильника.
У нашому зразку встановлено зубчасте колесо із сорока зубами, взяте з годинникового механізму «конструктора». Однак можна застосувати зубчасте колесо і з іншою кількістю зубів, але при цьому необхідно мати на увазі, що розташування отворів на кришці корпусу (мал. 2, дит. .
У нашій конструкції отвори в кришках і в кронштейні просвердлені з розрахунком на встановлення зубчастого колеса із сорока зубцями та трибки із шістьма шпильками.

ЗБІРКА ТУРБИНИ
Виготовивши всі деталі парової турбіни, можна приступити до її збирання.
Складання турбіни слід починати з впаювання валу (дит. № 7) в диск парової турбіни (дит. № 9). Найзручніше проводити впайку валу в центрах токарного верстата. Для цього, вставивши вал у диск, затискають його в центрах токарного верстата з таким розрахунком, щоб він міг легко прокручуватися. Потім» встановивши диск парової турбіни на рівній відстані від кінців валу, усувають биття диска, обертаючи його в центрах, а потім припаюють диск до валу парової турбіни. Добре пропаявши місце з'єднання валу з диском, диск знову перевіряють, обертаючи його у центрах. Якщо при цьому спостерігається хоча б легке биття, його слід усунути згинаючи диск, постукуючи по ньому дерев'яним молоточком. Усунувши биття, диск з валом знімають із центрів, місце спайки зачищають шкіркою і промивають гасом.
Наприкінці валу з боку сопла (рис. 2) запресовують вісь (дет. № 12). В інший кінець валу вставляють вісь провідної трибки (дет. № 3). Якщо остання не входить, її слід обпилити дрібним напилком. Вісь провідної трибки повинна входити в отвір валу від легких ударів молотка (щільна посадка). У випадку, коли вісь трибки входить в отвір валу надто легко, її слід трохи розклепати. При розклепуванні слід стежити, щоб вісь трибки не погнулась. Більш щільної посадки осі в отворі валу можна досягти, також поставивши кілька кернів на поверхню осі трибки.
Підігнавши вісь трибки до отвору валу, приступають до зміцнення сопла у кришці корпусу.
При встановленні необхідно прагнути до того, щоб кінець сопла підходив якомога ближче до лопаток диска парової турбіни. Щоб знайти правильне положеннясопла, потрібно зібрати корпус. Для цього, взявши кришку корпусу і вставивши в центральний отвір з зовнішньої стороникришки вісь провідної трибки (дет. № 3), насаджують на неї вал диска (дет. № 12), після чого надягають обидві кришки корпусу (дет. № 2 і дет. № 13) на кільце корпусу (дет. № 1).
При складанні корпусу парової турбіни слід стежити, щоб вісь валу (дет. № 12) потрапила в отвір кришки (дет. № 13).
Зібравши корпус з диском, в кришку (дет. № 13) вставляють сопло під кутом 20 ° до упору лопаточки. При цьому диск парової турбіни обертають за трибку. Якщо лопаточки диска зачіпають за кінець сопла, сопло відсувають на 0,3 - 0,5 мм і припаюють. Припаяючи сопло, знову перевіряють, чи не зачіпає кінець сопла за лопаточки диска. Якщо сопло зачіпає за лопаточки, його слід відпаяти, трохи відсунути, а потім припаяти заново.
Наступними встановлюють паровідвідні трубки (дет. № 15) та дужку для кріплення (дет. № 14) парової турбіни на моделі.
Після того, як деталі припаяні на корпусі турбіни, встановлюють зубчасте підводкове колесо (дит. № 6).
Для встановлення зубчастого колеса кришку (дет. № 2) слід зняти з корпусу та з внутрішньої сторони проти отвору для гвинта припаяти гайку. Після цього кришку надягають назад на корпус і, вставивши в отвір кришки вісь поводкового колеса, пригвинчують кронштейн (дет. № 11). При загвинчуванні кронштейна слід стежити, щоб вісь поводкового колеса стояла правильно і зачеплення трибки і колеса було нормальним. На кінець осі провідного колеса, що виступає над кронштейном, припаюють повідець (дит. № 16), після чого турбіну остаточно зачищають шкіркою, промивають у гасі, сушать і змащують маслом.
Пробувати роботу турбіни, вдаючи в сопло ротом повітря, не рекомендується, тому що від цього правильно виготовлена ​​турбіна не працюватиме.

БУДІВАННЯ ПАРОВОГО КОТЛА ДЛЯ ТУРБИНИ
Найпростіший циліндричний котел для однодискової парової турбіни складається з наступних основних елементів: циліндра, закритого з двох сторін кришками, на верхній частині якого укріплений запобіжний клапан та паропровід; топки та спиртування (рис. 13). Виготовляється паровий котел із білої жерсті або латуні завтовшки 0,25 - 0,3 мм. Спочатку виготовляють кришки циліндра (рис. 14, дет. № 6,7). Їх слід робити тим самим способом, яким нами виготовлялися кришки парової турбіни.
Потім з жерсті роблять циліндр (рис. 14, дет. № 8). Для цього вирізають заготовку, потім розмічають і вирізають отвори для паропроводу, запобіжного клапана та димової труби. Після цього огинають заготовку на круглій болванці, роблять шов, надягають кришки і пропаюють їх. При пропаюванні особливо слід стежити, щоб місця спайки добре прогрівалися і олово затікало до місць з'єднань. Потім впаюють у котел димову трубу; її край не повинен виступати за нижню стінку циліндра більш ніж на 2 мм.
Після того, як казан буде готовий, перевіряють його на герметичність. Робиться це так: наливають у казан воду і, затиснувши отвір для паропроводу, в отвір для запобіжного клапана вдують ротом повітря; якщо при цьому виявиться, що котел пропускає воду, місця течі слід знову добре пропаяти.
Переконавшись, що котел немає течі, переходять до виготовлення топки (рис. 14, дет. №№ 9, 10). Зробивши топку, до неї
вставляють котел, опустивши його в топку на 5 - 10 мм нижче за діаметр. Після того, як котел і топка будуть спаяні, встановлюють і припаюють паропровід (дет. № 1), попередньо пропустивши через стінки топки, як показано на рис. 13. На кінець паропроводу надягають гумову пробку з отвором (дет. № 4). Виготовлення спиртування не є складним і зрозуміло з креслення (рис. 15).
Найбільш відповідальним вузлом парового котла є запобіжний клапан (мал. 16), який влаштований в такий спосіб. У втулку (дет. № 2) вставлений гвинт (дет. № 1). На його кінці нагвинчена гайка (дет. № 7), що підтискає через шайбу (дет. № 6) пружину (дет. № 5). Таким чином головка гвинта притискається до площини втулки силою тиску пружини.
Втулка вкручується в гайку (дет. № 4), яка припаюється до верхньої стінки котла на отвір для запобіжного клапана. Між втулкою та гайкою прокладається свинцева шайба (дет. № 3) для ущільнення.
Мал. 14. Креслення деталей парового котла: деталь М 1 - паропровід; деталь М 4 - гумова пробка для з'єднання паропроводу із соплом турбіни; деталь М 5 – димова труба; деталі ММ 6 та 7 - кришки циліндра; деталь М 8 – циліндр котла; деталь М 9 – топка; деталь N° 10 - дно топки
Запобіжний клапан служить для запобігання розриву парового котла від тиску пари. При підвищенні тиску пари в котлі до критичного (тиск, при збільшенні якого котел може розірватися) запобіжний клапан відкривається, частина пари з котла виходить і падає тиск. Якщо клапан виготовлений неправильно, він може не відкритися при критичному тиску і котел розірветься. Тому дуже важливо особливо уважно поставитися до виготовлення деталей запобіжного клапана, витримуючи точно розміри, вказані на кресленнях.
Гвинт клапана (дет. № 1) і втулка (дет. № 2), щоб уникнути іржавіння та псування клапана виготовляють з латуні.
Деталі №№ 4, 6, 7 можна виготовляти як із латуні, так і зі сталі. Шайба (дит. № 3) виготовляється зі свинцю. Пружина клапана (дет. № 5) навивається з рояльного дроту діаметром 0,5 мм. При стисканні витків пружини до зіткнення одна з одною пружина повинна чинити опір 0,6 кг. Якщо пружина слабка, її потрібно розтягнути чи виготовити нову. Слід зазначити, що пружина більшого діаметра слабкіша за пружину меншого діаметру, виготовленої з того ж дроту.
Виготовивши всі деталі клапана, притирають головку гвинта до втулки. Притирання гвинта до втулки роблять наступним чином: вставляють гвинт у втулку, попередньо змастивши головку гвинта сумішшю масла з наждаком, і, вставивши в шліц гвинта викрутку, обертають його, притискаючи до втулки. Притирати гвинт до втулки слід доти, доки не буде твердої впевненості, що пара в місці зіткнення головки гвинта з втулкою при закритті клапана не проходитиме.
Закінчивши притирання, клапан збирають та регулюють. Регулювання клапана полягає у підгвинчуванні гайки (дет. № 7). При накручуванні гайки сила тиску пружини збільшується, при відгвинчуванні - зменшується.
При регулюванні клапана гайку (дет. № 7) слід встановити в такому положенні, щоб головка гвинта притискалася до втулки з силою 0,5 кг.
Силу тиску головки гвинта на втулку дуже легко визначити, користуючись звичайними вагами. При цьому роблять так: беруть зібраний клапан за втулку (дет. № 2) і ставлять на чашку терезів таким чином, щоб при підніманні чашки пружина клапана стискалася і головка гвинта відходила від втулки. Потім, утримуючи клапан за втулку строго у вертикальному положенні, іншу чашку терезів занурюють до тих пір, поки пружина клапана не почне стискатися і клапан не відкриється. Вага вантажу та визначить силу тиску пружини.
Відрегулювавши клапан, припаюють гайку клапана (дет. № 4) і знову перевіряють котел на герметичність. Заповнивши котел водою через отвори для клапана, вкручують клапан і, повертаючи котел у різних напрямках, вдують у паропровід ротом повітря. Переконавшись, що казан не дає течі, можна приступити до випробування котла.

ВИПРОБУВАННЯ ПАРОВОГО КОТЛА
Особливо важливим та відповідальним моментом у моделюванні парових установок є випробування парового казана.
Випробування потрібно проводити дуже обережно, щоб розрив котла не міг бути причиною нещасного випадку. На випробуванні обов'язково має бути присутнім керівник гуртка чи викладач фізики.
Виробляють випробування у такому порядку. Заповнивши котел на 2/3 об'єму водою, запаюють вихідний отвір паропроводу і регулюють запобіжний клапан, підгвинчуючи гайку таким чином, щоб тиск головки клапана на втулку був втричі більшим, ніж при робочому положенні клапана. Якщо пружина клапана не в змозі чинити такий тиск, її слід на час випробування замінити сильнішою. Потім, повернувши клапан, встановлюють паровий котел на місце випробування (в окрему кімнату або у відкритому місці, але з таким розрахунком, щоб від нього можна було відійти на 15 - 20 м) і заповнивши спиртування технічним або денатурованим спиртом, попередньо вставивши в трубочки пальники спиртування шматочки ватки, ставлять її в топку парового котла. Переконавшись, що полум'я пальника не згасло, від місця випробування відходять на 15-20 м і ведуть спостереження. Через 10 - 15 хвилин вода в котлі закипить і тиск пари підвищиться.
Якщо котел виконаний правильно, він витримає тиск пари втричі більше робочого. При тиску пари в котлі втричі більше робочого (9 атм) запобіжний клапан відкриється і тиск у котлі далі не підвищуватиметься.
Однак підходити до котла раніше, ніж клапан закриється і спиртовка згасне, не слід.
Після випробування котла при триразовому перевантаженні клапан викручують і регулюють знову на робоче положення, тобто на таке положення, при якому клапан відкриватиметься від тиску пари в котлі, втричі менше тиску пари в котлі при випробуванні. Відрегулювавши клапан, гайку (дет. № 7) припаюють, після чого котел можна встановити для експлоатації на модель.

ЕКСПЛОАТАЦІЯ ПАРОВОЇ УСТАНОВКИ
Встановлювати паровий котел краще абсолютно вільно, не зміцнюючи його на моделі, так як це значно спростить експлоатацію та дасть можливість заповнювати котел водою поза моделлю.
З'єднувати паропровід парового котла з соплом парової турбіни дуже зручно гумовою пробкою, в якій попередньо просвердлюється отвір 2,5-3 мм.
Заповнювати котел водою слід перед кожним запуском моделі. У жодному разі не слід запускати модель, якщо котел заповнений водою менше, ніж наполовину.
Запуск моделі з малою кількістю води в котлі може призвести до розпаювання котла.
Після закінчення запуску моделі воду з казана необхідно виливати.
Осі турбіни після запуску слід змащувати машинним маслом – це значно збільшить термін служби турбіни. При роботі на повній потужності вал парової турбіни повинен обертатися зі швидкістю 7000 – 10 000 об/хв.
Парова турбіна, побудована за нашими кресленнями, може бути рекомендована для встановлення на моделі розміром до 1 м і водотоннажністю до 1 кг.

Розділ 2
ОДНОЦИЛІНДРАВА ПАРОВА МАШИНА З ПАРОПОЗНАЧЕННЯМ ЧЕРЕЗ ВАЛ КРИВОШИПУ

ПРИСТРІЙ І ПРИНЦИП РОБОТИ
На рис. 17 і 18 наводиться загальний вигляд одноциліндрової парової машини з паророзподілом через вал кривошипу. Вона складається з наступних основних частин: станини, циліндра з поршнем, маховика та підшипника, в якому обертається вал.
Парова машина має таку конструкцію. На станині подітий. № 15), в її середній частині, укріплений підшипник (дет. № 3), в якому є три отвори: один зверху і два з боків - один проти іншого. Верхній отвір у підшипнику з'єднується паропроводом (дет. № 2) з циліндром парової машини (дет. № 12), який укріплений у верхній частині станини двома гвинтами (дет. № 1). До бічних отворів припаяно дві трубочки (дет. № 4): одна з'єднується з котлом, інша - з атмосферою.
У підшипнику обертається вал кривошипа (дет. № 9), одному кінці якого щільно насаджений маховик (дет. № 7), але в іншому укріплена муфта (дет. № 5). На валу кривошипа проти верхнього отвору в підшипнику є кільцева проточка, від якої йде невеликий зріз до бічних отворів. З протилежного боку валу кривошипу в маховик запресований палець (дет. № 8), зміщений щодо валу кривошипу і утворює з маховиком кривошип.
У циліндрі парової машини рухається поршень (дет. № 13), рухомо з'єднаний шатуном (дет. № 10) з пальцем.
Працює одноциліндрова парова машина в такий спосіб. Через впускний патрубок, з'єднаний з котлом, у підшипник надходить пара. Потрапляючи на вал кривошипа, пара по зрізу надходить у циліндр. У циліндрі пара тисне на поршень, рухаючи його. Поршень, рухаючись у циліндрі, через шатун обертає маховик парової машини.
При обертанні маховика зріз, що знаходиться на осі кривошипа, переміщається, і в той момент, коли поршень наближається до нижньої мертвої точки (крайнє нижнє положення поршня), тіло валу закриває отвір, котел автоматично відключається від машини і пар у підшипник не надходить.
Зважаючи на те, що поршень повідомив маховику інерцію, кривошип продовжує обертатися, рухаючи при цьому поршень до верхньої мертвої точки (крайнє верхнє положення маховика).
У момент, коли поршень знаходиться в нижній мертвій точці або починає відходити від неї, зріз на осі кривошипа починає перекривати другий бічний отвір у підшипнику вала кривошипа.
При русі поршня до верхньої мертвої точки відпрацьована пара виштовхується з циліндра, проходить по паропроводу, потрапляє в проточку на валу кривошипа і, проходячи по зрізу, викидається назовні через другий бічний отвір у підшипнику валу кривошипу.
У момент, коли поршень знаходиться у верхній мертвій точці, зріз на валу кривошипа починає поєднуватися з випускним бічним отвором у підшипнику вала кривошипа, свіжа робоча пара з котла знову надходить у циліндр, штовхає поршень до нижньої мертвої точки, і процес повторюється спочатку.
Мал. 18. Креслення одноциліндрової парової машини в трьох проекціях: 1 - гвинти кріплення циліндра; 2 – паропровід; 3 – підшипник; 4 - впускний та випускний патрубки; 5 – муфта; 6 – стопор; 7 – маховик; 8 - палець кривошипу; 9 - вал кривошипу; 10 – шатун; 11 - палець; 12 - циліндр; 13 – поршень; 14 - кільце; 15 - станина
Пара з котла може подаватися в будь-яке з бічних отворів у підшипнику валу кривошипа, але від цього залежатиме напрямок обертання валу парової машини.
Модельна одноциліндрова парова машина може бути збудована тільки за наявності токарного верстата. Для зручності опис виготовлення деталей парової машини наводиться у порядку їх нумерації на кресленні загального виглядупарової машини (рис. 17).
Гвинти для кріплення циліндра (рис. 19, дет. № 1) виготовляються із виробної сталі. Для цього співу можна використовувати матеріал старих гвинтів. З заклепок гвинти робити не рекомендується, оскільки цей метал дуже в'язкий і різьблення на гвинтах, виготовлених із заклепок, швидко спрацьовується.
Найкраще гвинти підібрати готові, а якщо вони не підходять по довжині, їх слід відрізати.
Паропровід (рис. 19, дит. № 2) найзручніше виготовити з латунної або мідної трубкидіаметром 4 мм. Відрізок трубки довжиною 100 - 150 чм загинають згідно з кресленням, потім обрізають кінці і зачищають. Якщо немає готової трубки відповідних розмірів, її можна спаяти з жерсті або тонкої латуні.
Підшипник (дет. № 3) виготовляється з бронзового прутка діаметром 17 мм і довжиною 50 - 70 мм. Заготовку затискають у патрон токарного верстата, залишивши кінець 40 - 45 мм, і свердлять отвір діаметром 6,8 мм. Просвердлений отвір розгортають до діаметра 7 мм. Потім заготовку обробляють по зовнішньому діаметру, після чого підшипник відрізають, торцюють, розмітку і свердлять бічні отвори для проходу пари.
Впускний та випускний патрубки (дет. № 4) краще виготовити з готової трубки діаметром 4 мм. Якщо немає готової трубки, її можна виточити на токарному верстаті або спаяти з жерсті.
Муфта (дет. № 5) виточується з виробної сталі або латуні діаметром 25 мм. Заготовку затискають в патрон токарного верстата, залишивши кінець 15 - 25 мм, торцюють і свердлять отвір діаметром 5 мм, після чого шайбу обробляють по зовнішньому контуру, відрізають, свердлять отвір, нарізають різьблення 2,6 X 0,3 і пропилюють паз .
Стопорний гвинт (дет. № 6) підбирається готовий або виготовляється із сталевого дроту діаметром 2,6 мм. Шматок дроту затискають у лещата і нарізають різьблення 2,6 X 0,3 на відстані 8 - 10 мм, потім нарізану частину відрізають, запилюють кінці і прорізають шліц для викрутки.
Маховик (дит. № 7) виготовляється з будь-якої виробної сталі діаметром 75 мм. Робити маховик краще у такій послідовності. Затискають заготовку в патрон токарного верстата, проточують до діаметра 70 мм, потім торцюють, свердлять отвір діаметром 4,9 мм і розгортають його розгорткою діаметром 5 мм. Розгорнувши отвір, виточують внутрішню порожнину маховика та відрізають. Після цього, знову затиснувши маховик у патрон токарного верстата, обробляють його другий бік. Закінчивши обробку маховика на токарному верстаті, свердлять отвір для пальця діаметром 2,5 мм.
Палець (рис. 20, дет. № 8) виточується із сталевого дроту діаметром 3,5 мм.
При виготовленні пальця особливу увагуслід звернути на те, щоб кінець пальця діаметром 25 мм входив щільно в отвір маховика.
Вал кривошипа (дит. № 9) виготовляється із сталевого прутка діаметром 7,5 – 8 мм. Обробку валу кривошипа слід проводити в такій послідовності. Спочатку заготовку проточують по зовнішньому діаметру 7 мм з таким розрахунком, щоб вал кривошипа входив щільно в підшипник (дет. № 3), потім проточують кінець на відстані 7 мм до діаметра 5,1 мм і обпилюють його дрібним напилком, підганяючи до отвору діаметром 5 мм у маховику. Цей кінець має входити із запресуванням в отвір маховика.
Обробивши кінець валу, роблять проточку шириною 3 год на відстані 23,5 мм від кінця валу, після чого притирають вал кривошипа до підшипника.
Притирання валу кривошипу роблять спеціальним притиранням. Він є дві латунні пластинки, кінці яких з'єднані кільцем (рис. 21) з таким розрахунком, що пластинки можуть стискатися і розтискатися. З внутрішніх сторін на пластинках є дві радіальні канавки, одна проти іншої, глибина яких повинна бути на 1 - 2 мм менше радіусу валу, що притирається.
Обробку притиром проводять наступним чином. На поверхню, що притирається, валу надягають притир, канавки якого попередньо змащують наждаком з маслом. Потім, ввімкнувши верстат, притирають по оброблюваної поверхні, стискаючи пластинки. У міру притирання на притир слід додавати наждак з олією.
Обробляється вал кривошипа таким чином, поки його поверхня не стане рівною і він не буде легко входити в підшипник. Після притирання вал відрізають і, затиснувши знову патрон токарного верстата, обробляють другий кінець до діаметра 5 мм. Потім вал затискають у лещата і спилюють зріз згідно з кресленням.
При затисканні валу в лещатах під губки лещат слід підкладати свинцеві або алюмінієві пластинки.
Мал. 21. Притир
Шатун (рис. 20, дет. № 10) виточується з пруткової сталі діаметром 6,5 – 7 мм. Спочатку обробляють заготовку на токарному верстаті поверху і свердлять центральний отвір діаметром 2,5 мм, потім відрізають заготовку, розмічають і свердлять отвори для пальців. При свердлінні останніх особливо слід стежити, щоб їх осі були паралельні.
Поршневий палець (дет. №11) виготовляється з рояльного дроту діаметром 2 мм. Пруток рояльного дроту добре випрямляють дерев'яним молотком, з добре випрямленої ділянки вирізають шматочок довжиною 12 мм і кінці добре зачищають дрібним напилком і шкіркою.
Циліндр (дит. № 12) виготовляється із сталевого прутка діаметром 15 мм та довжиною 50 - 60 мм. Заготовку затискають у патрон токарного верстата так, щоб її кінець довжиною 40 - 45 мм залишився вільним, і свердлять отвір діаметром 11,8 мм на глибину 31 мм. Донечко отвору зенкуют плоским зенкером і розгортають циліндричною розгорткою діаметром 12 мм. Якщо немає під руками зенкера, можна скористатися тим самим свердлом, яким просвердлили отвір циліндра, заточивши його під прямим кутом. Після обробки отвори циліндра обточують циліндр зверху діаметром до 14 мм і заготовку обрізають.
Торець циліндра запилюють напилком, розмічають, свердлять отвори та нарізають різьблення 0,3X2,6.
Поршень (дет. № 13) виготовляється з бронзи діаметром щонайменше 13 мч і довжиною 30 мм. Затиснувши заготовку в патрон токарного верстата, свердлять отвори діаметром 11 мм на глибину 10 мм і денце зенкуют плоским зенкером. Потім проточують поршень по зовнішньому діаметру до 12,1 мм і обробляють його поверхню дрібним (оксамитовим) напилком та наждачним папером. Папір слід накладати на площину напилка і потім водити по поверхні, що обробляється, злегка натискаючи на напилок.
Обробляти поршень напилком і шкіркою потрібно доти, доки він не буде вільно входити в циліндр.
Поршень повинен вільно рухатися в циліндрі, як-то кажуть, провалюватися від власної ваги, але при цьому не пропускати повітря (якщо затиснути отвір у голівці циліндра, то поршень при цьому повинен зупинятися).
Не рекомендується притирати поршень до циліндра, тому що при притиранні дрібні частинки наждака в'їдаються в бронзу і залишаються в ній, розробляючи циліндр.
Поршневий вкладиш (кільце) (дит. № 14) виготовляється з бронзи або виробної сталі. На токарному верстаті виточують заготовку діаметром І мм і товщиною 4 мм, потім розмічають торець і свердлять два отвори діаметром 4 мм. Метал між отворами випилюють круглим надфілем згідно креслення. Свердлити отвір у вкладиші під поршневий палець діаметром 2 мм слід разом із поршнем.
Станина (рис. 22, дет. № 15) виготовляється з листової виробної сталі товщиною 4 мм. Спочатку вирізують заготовку по контуру станини, потім загинають згідно креслення, після чого розмічають отвори, свердлять їх, обпилюють напилком і шліфують шкіркою.

ЗБІРКА ПАРОВОЇ МАШИНИ
Складання парової машини слід починати зі зміцнення підшипника валу кривошипа (дет. № 3) на станині (дет. № 15).
Підшипник валу кривошипа припаюється до станини олов'яним припоєм. Для цього місце на підшипнику, який входить в отвір на станині, залужують. Потім змащують його травленою кислотою, після чого підшипник вставляють в отвір і місце спайки прогрівають доти, доки олово не розплавиться і заллє місце з'єднання підшипника зі станиною. Зміцнивши підшипник, припаюють до нього паропровід і впускний та випускний патрубки.
Припаювати паропроводи слід так само, як і підшипник, тобто спочатку залудити кінці трубок, змастити їх травленою кислотою і потім, приставивши до місця спайки, прогріти.
Прогрівати паропроводи найзручніше февкою, так як вона дає тоненький язичок полум'я і нагріває тільки місце спайки.
Припаявши підшипник та паропроводи, станину зачищають шкіркою і змащують олією. Змащувати станину маслом необхідно, щоб уникнути її іржавіння від дії травленої кислоти.
Потім переходять до складання кривошипу. У центральний отвір маховика запресовують вал кривошипа таким чином, щоб зріз на валу був звернений у протилежний бік отвору для пальця кривошипа на маховику. З протилежного боку валу в отвір на маховику запресовують палець кривошипу (дет. №8), після чого вставляють вал кривошипу в підшипник.
На інший кінець валу надягають поводкову шайбу та зміцнюють її стопорним гвинтом. Кривошип з одягненою поводковою шайбою повинен вільно і без заїдання обертатися в підшипнику. Якщо кривошип обертається надто туго, то необхідно, послабивши стопорний гвинт шайби поводка, відсунути її трохи від підшипника і знову закріпити стопорним гвинтом.
Вставивши кривошип і зміцнивши поводкову шайбу, переходять до збирання поршневої групи з циліндром. У поршень впаюють поршневий вкладиш і свердлять отвір для пальця. Потім поршневим пальцем з'єднують поршень із шатуном і вставляють його в циліндр. Після цього нижню головку шатуна надягають на палець кривошипа і зміцнюють циліндр гвинтами на верхній частині станини.
Зміцнивши циліндр, перевіряють якість зборки парової машини, обертаючи вал кривошипу за шайбу повідку. Вал кривошипу зібраної парової машини повинен обертатися легко і без заїдань. Заїдання можуть бути від неправильної установки циліндра чи підшипника. Якщо під час перевірки виявилося, що є перекоси, їх необхідно усунути. Потім перевіряють машину в роботі, для цього її приєднують до парового казана і, провернувши маховик, запускають машину.
При випробуванні парової машини пором може виявитися, що пара виходить десь у місцях спайки паропроводу або проходить між станиною та головкою циліндра. Якщо пара проходить через місця спайки, шви необхідно ще раз пропаяти. У разі витоку пари в місці з'єднання головки циліндра зі станиною рекомендується прокласти прокладку добре промасленого паперу. Прокладку вирізають за розміром площини головки циліндра і роблять отвори для проходу пари і гвинтів.
Після усунення дефектів машину приєднують до мотора або верстата і обкатують протягом двох-трьох годин. Потім її розбирають, добре промивають гасом, збирають знову, змащують олією та встановлюють на модель.
Для одноциліндрової парової машини можна застосувати паровий котел, описаний у першому розділі нашої брошури.
Встановлюючи парову машину на моделі, її потрібно відокремити від парового казана перегородкою. Це необхідно для того, щоб відпрацьована пара, що виходить з парової машини, не могла проникнути в топку.
Після кожного запуску парову машину слід змащувати олією. При тривалому зберіганні застосовується мастило густим маслом (автол, солідол тощо), і машину рекомендується загортати в промаслений папір.
Випробування моделі цієї парової машини показало, що вона може розвинути до 800 об/хв.
Парова машина, побудована за нашими кресленнями, може бути рекомендована для встановлення на моделях довжиною до 1 м і водотоннажністю до 2,5 кг.

Розділ 3
ОДНОЦИЛІНДРОВА ПАРОВА МАШИНА З ЦІНУЛДРОМ, що КАЧАЄТЬСЯ

ПРИСТРІЙ І ПРИНЦИП РОБОТИ
Парова машина з циліндром, що коливається (рис. 23) має наступні основні частини: станину, циліндр, що хитається, маховик, кривошип.
Ця машина представляє наступну конструкцію. На станині (дет. № 16) укріплені підшипник осі кривошипа (дет. № 19) та підшипник осі гойдання циліндра (дет. № 14). У головці підшипника осі гойдання циліндра є шість отворів, два з яких йдуть з обох боків центрального отвору підшипника і закінчуються, не проходячи наскрізь на 1 - 1,5 мм. Інші отвори просвердлені з торця головки підшипника попарно проти вертикальних отворів у головці підшипника.
У підшипнику обертається вісь гойдання циліндра (дет. № 12). На одному кінці осі є грибок з виїмкою для циліндра та з двома отворами; на іншому кінці надіта обмежувальна втулка (дет. № 15), яка утримує вісь хитання циліндра від осьового переміщення. До виїмки грибка осі гойдання циліндра припаяний циліндр (дет. № 8). Отвори в циліндрі з'єднуються з отворами в грибку осі гойдання циліндра, причому нижній отвір в циліндрі з'єднується з отворами в грибку простим поєднанням при припаивании циліндра до грибка, а верхній отвір в циліндрі з'єднується отвором в грибку осі кач. 11). який припаюється до циліндра та грибка осі гойдання циліндра.
Циліндр закривається кришками (дет. № 5 і 9), які стягуються між собою двома гвинтами (дет. № 1).
У нижній кришці циліндра в центрі є отвори для проходу штока. У циліндрі парової машини ходить поршень (дет. № 6), нерухомо з'єднаний зі штоком (дет. № 4).
Мал. 23. Креслення одноциліндрової парової машини з циліндром, що коливається: 1 - гвинт кріплення кришок циліндра; 2 – маховик; 3 - палець кривошипу; 4 – шток; 5 – нижня кришка циліндра; 6 – поршень; 7 – пробка штока; 8 – циліндр; 9 – верхня кришка циліндра; 10 - трубки впуску та випуску пари; 11 – перепускний канал; 12 - вісь гойдання циліндра; 13 - стопорний гвинт; 14 - підшипник осі хитання циліндра; 15 - обмежувальна втулка осі хитання циліндра; 16 - станина; 17 - обмежувальна втулка осі кривошипу; 18 - вісь кривошипа; 19 - підшипник осі кривошипу
Шток парової машини всередині полегшений та закритий пробкою (дет. № 7). У нижньому кінці штока просвердлено отвір, у який вставляється палець (дет. № 3). Палець кривошипу запресований у маховик (дит. № 2), який водночас є щокою кривошипу. У маховик запресована вісь (дит.
№ 18), що обертається в підшипнику (дит. № 19). На вільний кінець осі зміцнюється обмежувальна втулка (дет. № 17) з прорізом для з'єднання з гребним валом.
У даній конструкції парової машини при обертанні валу кривошипа циліндр внаслідок нерухомого з'єднання поршня зі штоком (шатуном) парової машини гойдатиметься на осі циліндра. Така парова машина називається машиною з циліндром, що коливається.
Паророзподіл у паровій машині з циліндром, що коливається, проводиться наступним чином (рис. 24): при
роботі парової машини циліндр, гойдаючись, займає праве та ліве положення. У крайніх положеннях отвори в грибку осі хитання циліндра поєднуються з отворами в головці підшипника осі хитання циліндра.
В один з вертикальних отворів в головці підшипника надходить пара і потрапляє в торцеві отвори підшипника, з яких при суміщенні отворів грибка осі хитання циліндра надходить по черзі в порожнині циліндра, штовхаючи поршень. Причому в той момент, коли пара надходить у верхню порожнину циліндра, з нижньої порожнини пара виштовхується і навпаки.
Необхідно зауважити, що в той момент, коли поршень знаходиться у верхній або нижній мертвій точці, циліндр повинен перебувати у вертикальному положенні і отвори в грибку осі гойдання циліндра (дет. № 12) не повинні поєднуватися з отворами в головці підшипника (дет. №) 14).
Для кращого розуміння розподілу пари і роботи парової машини з циліндром, що коливається, розберемо конкретний випадок підключення парової машини до парового котла.
Нехай пара надходить з правого вертикального отвору в головці підшипника осі гойдання циліндра і потрапляє в отвори торця в головці підшипника. Уявімо, що поршень знаходиться у верхній мертвій точці, а маховик машини обертається проти годинникової стрілки, якщо дивитися на машину з боку циліндра. Палець кривошипа при обертанні маховика переміщатиметься з верхнього положення в нижнє по лівій частині кола, що описується пальцем кривошипа при обертанні маховика. Циліндр у міру пересування пальця кривошипа від верхнього положення до нижнього переміщатиметься у праве крайнє положення, якщо дивитися на машину з боку циліндра. У той час, коли палець кривошипа буде перебувати в точці торкання прямої лінії, проведеної до кола, що описується пальцем кривошипа через вісь гойдання циліндра, циліндр перебуватиме в крайньому правому положенні.
При подальшому переміщенні пальця кривошипа до нижньої крайньої точки циліндр пересуватиметься до свого вертикального положення. При пересуванні циліндра від вертикального положення до свого крайнього отвору в грибку осі гойдання циліндра поєднуються з отворами в головці підшипника. При крайньому положенні циліндра отвори суміщаться повністю. Верхній отвір у грибку осі гойдання циліндра поєднається з верхнім правим отвором у головці підшипника осі гойдання циліндра; нижній отвір у грибку осі поєднається з нижнім лівим отвором у головці підшипника.
Але оскільки через праві отвори в головці підшипника надходить свіжа пара з котла, то, отже, пара при поєднанні отворів надходитиме у верхню порожнину циліндра і штовхатиме поршень від верхньої мертвої точки до нижньої мертвої точки. Пара, що знаходиться під поршнем, виштовхуватиметься через отвір у грибку осі, поєднаний з отвором в головці підшипника, і потрапляти в лівий вертикальний отвір в головці підшипника осі гойдання циліндра і виштовхуватися назовні.
Поєднання отворів у грибку осі гойдання циліндрів з отворами в головці підшипника осі гойдання циліндра почнеться в той момент, коли поршень відійде від верхньої мертвої точки на 15 - 20 ° по куту повороту кривошипа, і припиниться, коли поршень не дійде до своєї нижньої 15 - 20 ° по куту повороту кривошипа.
При подальшому обертанні маховика нижній отвір грибка осі суміситься з впускним отвором в головці підшипника, а верхній отвір грибку осі суміситься з лівим випускним отвором в головці підшипника. Отже, в той період часу, коли палець кривошипа проходитиме по правій половині кола, свіжа пара надходитиме в нижню порожнину циліндра і штовхатиме поршень вгору. З верхньої порожнини циліндра відпрацьована пара виштовхуватиметься назовні. До речі, слід зазначити, що вал машини при впуску пари через правий отвір буде обертатися проти годинникової стрілки, якщо дивитися на машину з боку циліндра. У разі подачі свіжої пари в машину через лівий отвір вал машини обертатиметься за годинниковою стрілкою.
Таким чином, стає зрозуміло, що для реверсування ходу машини достатньо переключити впуск пари в машину.

ВИГОТОВЛЕННЯ ДЕТАЛЕЙ
Побудувати парову машину з циліндром, що коливається, по кресленнях, які наводяться в брошурі, не становить великих труднощів, проте для виготовлення деталей обов'язково знадобиться токарний верстат.
Для зручності опис конструкції та виготовлення деталей наводиться у порядку їх нумерації на кресленні загального виду парової машини (рис. 23). Будувати деталі в порядку їх опису зовсім необов'язково і навіть рекомендується виготовляти спочатку трудомісткі деталі, а потім простіші.
Гвинт кріплення кришок циліндра (рис. 25, дет. № 1) виготовляється з виробної сталі або латуні. Якщо важко виготовити гвинт з головкою з цілого шматка металу, можна взяти дріт завтовшки 3 мм і довжиною 40 мм, нарізати різьблення з обох кінців на відстані по 5 мм від кінців і на
один з кондів нагвинтити гайку діаметром 3 мм. Шпилька з гайкою успішно замінить гвинт із головкою.
Маховик (дит. № 2) можна зробити з будь-якої виробної сталі. Спочатку заготовку, затиснувши в патрон токарного верстата, обточують до діаметра маховика, потім обробляють торець по кресленню і свердлять центральний отвір діаметром 5 мм, після чого відрізають маховик, торцюють і свердлять отвір для пальця діаметром 2,8 мм.
Палець кривошипа (дит. № 3) виготовляється із сріблянки діаметром 3 мм.
Шток (дит. № 4) виготовляється із сріблянки або сталі марки У7А-г~У12А. Спочатку заготовку обточують до діаметра 6 мм з припуском 0,1 - 0,15 мм, потім свердлять отвір діаметром 4 мм, обпилюють діаметром б мм, шліфують шкіркою, притирають, відрізають і свердлять 3-мм отвір для пальця кривошипа.
Нижня кришка циліндра (рис. 26, дет. № 5) є втулкою з фланцем для кріплення. Отвір втулки діаметром 6 мм із боку фланця розсвердлюється на 7 мм на глибину 10 мм. Це необхідно для того, щоб запобігти заїданню шток з поршнем парової машини при положенні поршня в нижній мертвій точці. У фланці нижньої кришки є два отвори з нарізкою 3 мм.
Виготовляється нижня кришка циліндра із бронзи діаметром 25 мм. Спочатку проточують заготовку до потрібного діаметра і торцюють, потім проточують з торця діаметром 16 мм на 1 мм. У центрі заготовки свердлять отвір діаметром 5,9 мм і розгортають розгорткою 6 мм. Отвір діаметром 6 мм розсвердлюють свердлом діаметром 7 мм на глибину 10 мм.
Після обробки торцевої частини та отвори кришки обробляють зовнішню поверхню до діаметра 10 мм, залишаючи фланець товщиною 2 мч, і відрізають. Потім розмічають фланець, свердлять отвори, нарізають різьблення М3 X мм і обробляють по контуру фланця.
Поршень (дет. № 6) виготовляється із бронзи. Спочатку виточують поршень із припуском по зовнішньому діаметру на 0,5 - 1 мм. Потім насаджують на оправку, проточують до розміру, шліфують і притирають.
Пробка штока (дит. № 7) виготовляється з латуні або виробної сталі. Її виготовлення не є складним і зрозуміло з креслення.
Циліндр (дет. № 8) виготовляють із сталі діаметром 15,8 мм на глибину 50 мм, після чого розгортають до 16 мм. Затиснувши заготовку в патрон, свердлять отвір, потім проточують циліндр зовнішнього діаметра і відрізають. Після цього розмічають і свердлять отвори 0,2 мм.
Верхня кришка циліндра (дит. № 9) виготовляється з бронзи або виробної сталі діаметром 31 мм. Спочатку проточують заготовку до діаметра 30 мм і обробляють її торець зі сферичного боку згідно з кресленням, потім відрізним різцем обробляють другий бік кришки і відрізають її від заготовки. Після цього розмічають фланець, свердлять отвори та обробляють контур фланця.
Трубка впуску та випуску пари (дет. № 10) відрізається від готової трубки відповідних розмірів або спаюється з листового матеріалу.
Перепускний канал (рис. 27, дет. № 11) роблять із трубочки, яку спочатку згинають навпіл і розрізають у місці вигину. Від вигнутого кінця відрізають заготовку довжиною 16 мм, нижню частину якої спилюють напилком до половини діаметра трубочки. Якщо немає готової м'якої трубочки відповідних розмірів, перепускний канал можна зробити з білої жерсті або латуні завтовшки 0,1 - 0,15 мм.
Вісь гойдання циліндра (дет. № 12) виготовляється із сталі (ст. 40 - 50) діаметром 20 мм. Спочатку заготовку проточують до діаметра 3,5 мм і шліфують, після чого деталь відрізають від заготовки, торцюють, розмічають, свердлять в ній отвори діаметром 2 мм і випилюють гніздо по зовнішньому діаметру циліндра згідно креслення.
Стопорний гвинт (дит. № 13) робиться із сріблянки або виробної сталі. Його виготовлення зрозуміле з креслення.
Підшипник осі гойдання циліндра (дет. № 14) роблять із бронзи діаметром 27 мм. Спочатку заготовку проточують до діаметра 26 мм, потім її торцюють. Після цього свердлять центральний отвір діаметром 35 мм. Просвердлив центральний отвір і обробивши торець, відступають на 6 мм від торця і проточують втулку підшипника до діаметра 10 мм, після чого відрізають і фрезерують або обпилюють головку підшипника. Потім розмічають і свердлять отвори - спочатку два вертикальні, потім чотири торцеві.
Обмежувальна втулка осі хитання циліндра (дет. № 15) виготовляється з виробної 11-мм сталі.
Станіна (рис. 28, дет. № 16) виготовляється з листового виробного заліза товщиною 4 мм і розміром 35Х×5 мм. Спочатку край заготовки загинають під прямим кутом, згідно з кресленням на ній розмічають контур і випилюють з неї деталь, після чого розмічають і свердлять отвори, потім зачищають задирки.
Обмежувальна втулка осі кривошипу (рис. 27, дет. № 17)
виготовляється з виробної 11-мм сталі. Спочатку заготовку витягують до розмірів креслення, потім у ній свердлять отвори, в яких нарізають різьблення М ЗХ0>5 мм і прорізають канавку для з'єднання з гребним валом.
Вісь кривошипа (рис. 28, дит. № 18) робиться із сріблянки діаметром 6 мм, її виготовлення не становить складності.
Підшипник осі кривошипа (дит. № 19) роблять із бронзи.

ЗБИРАННЯ ТА РЕГУЛЮВАННЯ ПАРОВОЇ МАШИНИ З ЦІЛІНДРОМ, Що КАЧАЄТЬСЯ
Коли всі деталі парової машини будуть готові, приступають до збирання парової машини. Збірку найзручніше починати зі зміцнення підшипника осі гойдання циліндра та підшипника валу машини. Підшипник осі хитання циліндра ставиться вертикальними отворами вгору.
Зміцнюються підшипники у станині на олов'яному припої. При встановленні підшипників слід стежити за тим, щоб їх осі були паралельно між собою і перпендикулярні до станини. Після зміцнення підшипників припаюють верхні паропроводи. Припаювати їх слід тим самим способом, який розбирався нами при складанні одноциліндрової парової машини.
Зібравши станину, переходять до збирання циліндра та поршневої групи. Спочатку припаюють циліндр до виїмки грибка осі гойдання циліндра. Те місце циліндра, яким він кріпиться до виїмки, лудять, потім, змастивши травленою кислотою, притискають циліндр до виїмки грибка таким чином, щоб отвір у циліндрі збігся з отвором у грибку осі хитання циліндра. Після цього місце спайки розжарюють доти, доки олово не розплавиться. Припаявши вісь гойдання до циліндра, припаюють перепускний канал.
Шток злегка запресовують у поршень та в отвір його заганяють заглушку. Заглушка (пробка) має туго входити в шток і розклинювати його кінець. Поршень має бути щільно насаджений на шток. Якщо поршень провертається на штоку, слід пропаяти з'єднання штока з поршнем з боку пробки. Потім поршень вставляють в циліндр, надягають кришки і звинчують їх гвинтами. Згорнувши кришки циліндра, перевіряють рух поршня в циліндрі. Поршень повинен легко рухатися від верхньої кришкидо нижньої. Якщо поршень заїдає біля нижньої кришки циліндра, слід відпустити трохи гвинти, що утримують кришки і, дві-
гаючи кришки, відрегулювати рух поршня в циліндрі. Після того, як буде знайдено положення кришок циліндра, при якому поршень рухається без заїдання, затискають гвинти, що стягують кришки.
Зібравши поршневу групу з циліндром, переходять до збирання головного валу (вал кривошипу) маховика та пальця кривошипа. Головний вал і палець кривошипа мають бути добре запресовані у маховик.
Після того, як зібрані основні вузли, переходять до збирання парової машини та регулювання.
Вставляють головний вал машини в підшипник і надягають обмежувальну втулку, яку закріплюють стопорним гвинтом.
Обертаючи вал за маховик, перевіряють легкість і плавність обертання валу. Маховик повинен робити 5 – 10 оборотів від одного поштовху рукою. Переконавшись, що головний вал машини обертається легко і без заїдань, вставляють вісь хитання циліндра в підшипник. Вставляючи вісь гойдання, необхідно пам'ятати, що при цьому слід одночасно надягати нижню головку штока (шатуна) на палець кривошипу. На кінець осі, що виступає, кріплять стопорним гвинтом обмежувальну втулку з таким розрахунком, щоб вісь гойдання циліндра не мала осьових переміщень, але мала легкість і плавність ходу.
Зібравши машину, перевіряють правильність збирання за допомогою пари. Для цього підводять пар до однієї з верхніх трубочок і, поставивши циліндр у вертикальне положення, стежать за тим, щоб пара не виходила з іншої верхньої трубочки і зі щілини між грибком осі хитання циліндра і головкою підшипника осі хитання циліндра. Потім, поставивши по черзі циліндр у праве крайнє положення і ліве, перевіряють, чи проходить пара з-під верхньої або нижньої кришки циліндра.
Після перевірки парової машини її обкатують. Після чого промивають гасом, змащують олією та встановлюють на модель.

ПАРОВИЙ КОТЕЛ ДЛЯ ОДНОЦИЛІНДРОВОЇ ПАРОВОЇ МАШИНИ З ЦИЛІНДРОМ, Що КАЧАЄТЬСЯ
На рис. 29 наводиться котел для парової машини з циліндром, що коливається. Відрізняється цей паровий котел від котла парової турбіни тим, що його топка поміщається не під котлом, а ззаду нього, і гарячі гази омивають всю нижню частину котла. Через таку конструкцію цей котел називається жаротрубним. Перевага його полягає у більшій продуктивності пари з одиниці площі обігріву (площею обігріву парового котла називається його площа, що омивається з внутрішньої сторони водою, а із зовнішньою гарячими газами).
Виготовляється паровий котел із листової латуні товщиною 0,5 мм.
Запобіжний клапан (дет. № 4), що встановлюється на жаротрубний котел, нічим не відрізняється від запобіжного клапана найпростішого циліндричного котла парової турбіни (див. рис. 16). Тому будувати його слід за кресленнями клапана парового казана.
Будівництво котла слід проводити в такій послідовності. Спочатку виготовляють циліндр парового казана (дит. № 3). Для цього згортають циліндр і пропаюють шов, потім надягають і припаюють кришки (дет. № 7), після чого вставляють і запаюють жарову трубу (дет. № 5). Впаявши жарову трубу, перевіряють котел на герметичність. Переконавшись, що котел запаяний добре, до нього припаюють паропровід (дит. № 2), димар (дит. № 1), заглушку (дит. № 8) і топку парового котла (дит. Хя 9).
Технологія виготовлення котла не є складною і тому наведена вище дуже коротко. Деталі котла
та їх розміри наведено на рис. 30 деталі топки показані на рис. 31.
Закінчивши будівництво котла, його слід випробувати і лише після цього встановлювати на модель.
При експлоатації парової машини з циліндром, що коливається, слід дотримуватися правил, рекомендованих для одноциліндрової парової машини з розподілом через вал кривошипа.
Парова одноциліндрова машина з циліндром, що коливається, побудована за нашими кресленнями, на повній потужності розвиває 600 - 800 об/хв і може бути рекомендована для установки на моделі розміром до 2 м.

Розділ 4
РОЗРАХУНОК ПАРОВОЇ МАШИНИ ТА ПАРОВОГО КОТЛА ВИЗНАЧЕННЯ ПОТУЖНОСТІ ПАРОВОЇ МАШИНИ

Найчастіше моделіст доводиться будувати модель під наявну вже готову парову машину. У цьому випадку він стикається з трудом вибору розмірів моделі.
Розмір моделі в основному залежить не від конструкції та типу парової машини, а від її потужності. Тому дуже важливо вміти визначати потужність вже наявної парової машини, не вдаючись до якихось експериментів і здогадів, а знаходити її за формулою, підставляючи відомі величини.
Необхідно помітити, що вміння визначати потужність вже наявної парової машини допоможе юному конструктору знаходити і основні розміри парової машини при проектуванні повної машини за заданою потужністю.
Для визначення потужності парової машини необхідно знати такі величини:
1) i – кількість циліндрів.
2) Т - тип машини - простого або подвійної дії.
Під машиною простої дії мають на увазі машину, в якій пара тисне тільки з одного боку на поршень. Машиною подвійної дії називається машина, в якій пара тисне по черзі з обох боків на поршень.
3) S - хід поршня, тобто шлях руху поршня від верхньої мертвої точки до нижньої, вираженої в метрах.
4) D – внутрішній діаметр циліндра, виражений у сантиметрах.
5) Р - тиск пари в котлі під час роботи парової машини.
6) рр - кількість оборотів, що розвивається паровою машиною за хвилину.
Маючи перераховані вище величини, неважко розрахувати потужність парової машини.
Згадаймо, що потужність – це робота за одиницю часу (секунду). Таким чином, визначення потужності парової машини зводиться до визначення роботи, яку вона може здійснити в одну секунду. Але у свою чергу працює машина тому, що до неї надходить пара, а отже, робота, яку здійснює машина, виробляє і пара, але в більшому обсязі, ніж машина, оскільки робота пари полягає у прямолінійному переміщенні поршня машини. Робота парової машиною проводиться внаслідок перетворення прямолінійного руху поршня у обертальний рух валу.
Перетворення прямолінійного руху поршня у обертальний рух валу пов'язане з великими втратами у процесі механічного перетворення. В результаті цього робота, що проводиться парою в циліндрі, значно більша за ту роботу, яку може зробити парова машина.
Розрізняють ДЕ потужності парової машини: індикаторну та ефективну.
Індикаторна потужність визначається роботою пари в циліндрі. Ефективна потужність – це потужність на валу парової машини.
Індикаторна потужність парової машини є більш ефективною. У парових машинахмодельного типу індикаторна потужність з ефективною пов'язана таким рівнянням:

Для визначення потужності парової машини необхідно визначити роботу, яку виконує пара в секунду, а потім, користуючись рівнянням (1), визначити потужність на валу парової машини.
Машини модельного типу зазвичай будуються із повним наповненням пари. Це означає, що пара починає надходити в циліндр у той момент, коли поршень знаходиться у верхній мертвій точці або біля неї, і надходить доти, поки поршень не досягне нижньої мертвої точки або принаймні буде біля неї.
Таким чином, тиск пари в циліндрі в процесі руху поршня від мертвої верхньої точки до нижньої залишається постійним і майже рівним тиску в котлі.
Індикаторна потужність визначається за такою формулою:
Для визначення ефективної потужності парової машини слід скористатися рівнянням (1).
приклад. Визначити потужність на валу одноциліндрової парової машини простої дії, у якої:
Рішення. Спочатку, скориставшись рівнянням (2), визначимо індикаторну потужність парової машини:

Визначення основних розмірів парової машини за заданою потужністю
Найцікавішим завданням, яке доводиться вирішувати юному конструктору, - це проектування парової машини за заданою потужністю.
При проектуванні найбільше складнощі зустрічається при виборі основних розмірів циліндра парової машини, які повинні бути підібрані так, щоб машина розвивала необхідну потужність.
Для визначення основних розмірів циліндра парової машини заданої потужності необхідно задатися тиском пари в котлі, при якому працюватиме парова машина; ставленням ходу поршня до діаметра циліндра та кількістю оборотів валу парової машини.
При виборі робочого тиску не рекомендується останнє вибирати більше 3 атм.
Кількість оборотів, що розвивається валом парової машини модельного типу, у середньому дорівнює 500 - 1000 об/хв, залежно від якості виготовлення парової машини.
Відношення ходу поршня S до діаметра циліндра D у машинах модельного типу зазвичай буває 1,5 - 2. Це відношення виражається формулою:
Задавшись тиском пари в котлі Р, ставленням ходу поршня до діаметра циліндра К і кількістю оборотів парової машини п і вибравши кількість циліндрів парової машини і тип дії Г, визначають хід поршня парової машини, користуючись формулою:
Визначивши хід поршня та діаметр циліндра, можна приступити до проектування парової машини.

РОЗРАХУНОК ПАРОВОГО КОТЛА
Головним при розрахунку парового казана є визначення його розмірів. Розмір парового котла повинен бути обраний з таким розрахунком, щоб він міг забезпечити нормальну роботу парового двигуна на повній потужності, тобто вироб-
водійність пари паровим котлом повинна дорівнювати кількості пари, що витрачається паровою машиною. Отже, продуктивність котла залежить від парової машини. Але у свою чергу продуктивність парового казана залежить від розміру його площі обігріву. Природно, чим більше площа обігріву котла, тим більша його продуктивність пари. Площею обігріву котла називається його поверхня, що омивається з одного боку водою, а з іншого - гарячими газами.
Продуктивність промислових котлів сучасної конструкції досягає 40 - 50 кг пари на годину з 1 м2 площі обігріву. Це означає, що паровий котел, у якого площа обігріву дорівнює 1 м2, може виробляти 40 - 50 кг пари на годину.
У котлах модельного типу продуктивність пари з 1 м2 значно нижча і дорівнює середньому 5 - 10 кг пари на годину.
Площа обігріву парового котла для парової машини визначається за такою формулою:
де 5 - необхідна площа обігріву;
т: - Відношення довжини кола до свого діаметру, що дорівнює 3,14;
D – діаметр циліндра машини, виражений у метрах; 5 – хід поршня парової машини, виражений у метрах; п - кількість обертів парової машини за хвилину; i – кількість циліндрів парової машини;
Т – тип дії парової машини (для машин простої дії – 1, а для машин подвійної дії – 2);
Wl - питомий об'єм пари, тобто об'єм 1 кг пари, виражений в м3 (взято з таблиці, див. наприкінці брошури);
W - питома продуктивність котла, т. е. продуктивність із 1 м2 площі обігріву.
приклад. Визначити розмір площі обігріву парового казана для машини, у якої хід поршня 5 = 0,03 ж, діаметр циліндра 1) = 0,015 ж. На повній потужності машина розвиває п = 1000 об/хв при тиску в казані Р – 3 атм. Машина одноциліндрова та простої дії.
Рішення. Площа обігріву парового котла визначається за формулою (5), але перш ніж скористатися нею, необхідно задатися питомою продуктивністю пари нашого котла, тобто W, і визначити, користуючись таблицею, питомий об'єм пари при тиску в котлі 3 атм.
Питому продуктивність нашого котла приймемо W= 10 кг пари з 1 м2 площі обігріву.
Користуючись таблицею, визначаємо питомий об'єм пари: Wx 0,47.
Тепер, маючи всі величини, що входять до правої частини формули, знаходимо 5 - площа обігріву котла:
Знаючи площу обігріву нашого котла, можна приступити до проектування та визначення основних розмірів котла.
При проектуванні парового котла слід пам'ятати, що його площею обігріву є лише та частина його поверхні, що омивається з одного боку водою, а з іншого - гарячими газами.
Другим і дуже важливим етапом розрахунку парового казана є його розрахунок на міцність. Розрахунок парового казана на міцність полягає у визначенні тиску в казані, вище якого котел може розірватися.
Максимально допустимий тиск у котлі визначається за формулою:
де Р пр - гранично допустимий тиск у казані в атмосферах;
Н – товщина стінок котла в сантиметрах;
D – діаметр котла в сантиметрах;
а - напруга для матеріалу, з якого виготовлений котел. Для заліза воно дорівнює 1200 кг! см2, а для латуні – 800 кг/см2.
приклад. Визначити гранично допустимий тиск у циліндричному котлі, діаметр якого 8 см. Виготовлений паровий котел із латуні товщиною 0,5 мм.
Рішення. Гранично допустимий тиск у котлі визначається за формулою (6), він дорівнює:
Це означає, що підвищення тиску котла вище 10 атм може призвести до розриву парового котла.
Експлоатувати котел при тиску, що дорівнює гранично допустимому тиску, категорично забороняється. Кожен
модельний котел повинен працювати із триразовим запасом міцності. Це означає що робочий тискв котлі повинно бути рівне!/з гранично допустимого тиску.
При підвищенні тиску котла за 1/3 повинен відкриватися запобіжний клапан парового котла.
Розрахунок запобіжного клапана є третім етапом розрахунку парового казана і полягає у визначенні тиску пружини клапана. Сила тиску пружини клапана знаходиться за формулою:
де F – сила тиску пари на клапан у кілограмах;
1с - відношення довжини кола до свого діаметру, що дорівнює 3,14;
D – діаметр клапана в сантиметрах;
Р - тиск у котлі, у якому клапан повинен відкриватися.
приклад. Розрахувати силу тиску пружини клапана, якщо відомо, що максимальний тиску казані не повинно перевищувати 3 атм.
Внутрішній діаметр клапана D=5 мм.
Рішення. Силу тиску пружини визначають за формулою (7):
Наведені розрахунки, незважаючи на їхню примітивність, допоможуть юним конструкторам звикнути до технічного аналізу своїх конструкцій, до грамотної оцінки деталей машин, до розумного вибору основних розмірів модельних парових установок.

|||||||||||||||||||||||||||||||||
Розпізнавання тексту книги з зображень (OCR) – творча студія БК-МТГК.