А. Абрамов - Самодельные электрические и паровые двигатели
Все опоры нужно расставить так, чтобы шатун поршня пришелся посредине пальца кривошипа и точно под прямым углом к нему. Поршенек золотника передвиньте в центр трубки (в этом положении он закрывает отверстие соединительной трубки), опору треугольника поставьте так, чтобы длинная сторона его была точно параллельна валу машины. В этом положении тяга золотника должна стать под прямым углом к валу-машины, немного ближе к плечу кривошипа, чем к концу его (рис. 89). Когда правильно установите все части машины, маленькими гвоздиками прибейте опоры к дощечке.
Не забудьте, что должно остаться место для установки опоры с добавочным валом, видным на рисунках 82 и 83.
По обе стороны петелек шатуна и тяги наденьте кольца, свернутые из медной проволоки. Такие же кольца наденьте на загнутые концы тяги штока поршенька (под треугольником) и сверху на ось треугольника. Теперь можете отрегулировать машину.
Снимите петельку шатуна поршня с кривошипа и вдвиньте поршень примерно до середины цилиндра. На паровпускное отверстие (трубка золотника) наденьте резиновую трубку, другой конец резиновой трубки возьмите в рот и резко дуньте. Если поршень вылетит из цилиндра, значит отверстие в соединительную трубку не было закрыто поршеньком золотника. Передвиньте поршенек чуть- чуть вправо и снова резко дуньте. Проделайте это несколько раз, до тех пор, пока поршень не перестанет выскакивать из цилиндра.
Рис. 89. Схема сборки одноцилиндровой машины.
Теперь есть полная уверенность в том, что поршенек золотника закрывает отверстие в соединительную трубку. Отведите поршенек очень немного назад, чтобы снова чуть-чуть приоткрылось отверстие. Проверьте это, подув в трубку, и заканчивайте сборку.
Наденьте шатун поршня на кривошип, поставьте этот кривошип горизонтально (кривошип золотниковой тяги станет вертикально) и в этом положении загните конец тяги золотника под прямым углом, точно над отверстием треугольника. Лишний конец тяги откусите и наденьте на нее под треугольником проволочное кольцо. Еще лучше надеть на тягу и на шток золотника по два кольца с обеих сторон треугольника; эти кольца не дадут сгибам тяги и штока заскакивать в отверстия треугольника.
Можете пробовать работу машины. Налейте в котел воду, в спиртовку спирт, зажгите и дайте воде закипеть. Все трущиеся части машины смажьте маслом. С помощью резиновой трубки соедините трубку котла с трубкой золотника и поверните маховик. Машина должна сразу заработать. Сейчас же после сборки она идет медленно, с остановками, потому что туго движутся поршни, но очень скоро вал развивает полную скорость.
Если машина не пошла, снимите трубку паропровода и, вращая маховик, проверьте, правильно ли работает золотник. Проверьте правильность его работы при вращении маховика в разные стороны. Может быть, все дело лишь в том, что при первом пуске вы толкнули маховик не в ту сторону. Очень редко бывает, что машина отказывается работать. Правда, здесь может быть еще одно обстоятельство: котел дает мало пара. Попробуйте зажать плоскогубцами на одну-две минуты резиновую соединительную трубку, идущую от котла к машине, и накопить пар в котле, затем отпустите плоскогубцы и одновременно подтолкните маховик. Если все части сделаны правильно, машина обязательно пойдет.
Рис. 90. Добавочный вал.
Когда проверите работу машины, можете сделать добавочный вал (рис. 90). Он выгибается из двухмиллиметровой проволоки и сделан отдельно, потому что иначе трудно соединить его с валом. Так золотниковый кривошип вращает загнутый конец добавочного вала, и если даже этот вал неточно совпадает с валом машины, кривошип незаметно передвигается в загнутой части и совсем не тормозит. Очень выгодно делать именно такое "нежесткое" соединение.
Диаметр шкива можете взять примерно 15—20 мм, а если ставите машину на модель винтового парохода, сделайте добавочную ось длинной и просто на конец ее припаяйте гребной винт.
При пуске пара эта машина не всегда начинает сама работать. Конечно, если вал стоит в таком положении, как показано на правой части рисунка 84, и пар совсем не попадает в цилиндр, машина не может пойти. Но даже если вал стоит в таком положении, как вы видите в левой части рисунка 84, все равно нужно толкнуть вал. В таком положении хоть пар и давит на поршень, но шатун поршня прямо упирается в кривошип и не может сдвинуть его. Такое положение называется мертвой точкой. Достаточно немного повернуть вал, и шатун сам сможет толкнуть кривошип.
Во время работы машины маховое колесо выводит вал из мертвых точек. Можете запомнить, в каком положении вала происходит впуск пара в цилиндр, и тогда, если установите его предварительно, как только пустите пар, машина сразу заработает без подталкиваний.
Рис. .91. Вертикальная одноцилиндровая машина.
Рис. 92. Разрез вертикальной машины.
На описанном простейшем котле нет крана-вентиля.
Вместо вентиля можно просто зажимать плоскогубцами резиновую трубку паропровода. Очень хорошо идет машина, если зажать не надолго трубку, а затем сразу открыть ее, как мы делали при испытании машины. Пар с большой силой толкает поршень, вал машины моментально срывается с места и идет полным ходом.
Бывает, что в модели нет места для установки горизонтальной паровой машины. Тогда можно сделать ее вертикальной. И настоящие паровые машины часто делают такими.
На рисунках 91 и 92 показаны общий вид и разрез одноцилиндровой вертикальной паровой машины, собранной почти из тех же частей, что и горизонтальная; изменена только фигура коленчатого вала и иначе сделаны опоры всех частей.
Добавочный вал для шкива здесь совсем не нужен, так как один конец вала не имеет кривошипа, и шкив можно насадить сразу на вал машины.
На рисунке 93, а дан чертеж жестяной фигуры.
Рис. 93. Опора цилиндра, кронштейн золотника в основание одноцилиндровой машины.
Две такие части спаиваются вместе и образуют опору цилиндра. Треугольник укрепляется на жестяных кронштейнах, припаянных к цилиндру. Размеры кронштейна даны на рисунке 93, б. Верхние кромки кронштейна загнуты. Это сделано для того, чтобы придать им большую "жесткость".
Ось треугольника, передвигающего поршенек золотника, должна быть припаяна не к опорам-кронштейнам, а к самому треугольнику. Между ним и кронштейнами нужно заложить проволочные кольца.
Вся машина собирается на пропарафинированной деревянной дощечке длиной 105 мм и шириной 90 мм, с тремя вырезами для маховика и кривошипов вала (рис. 93, в). Три подшипника вала (проволочные спирали) припаиваются к полоскам жести 10 X 15 мм, которые прибиваются к дощечке. Размеры вала даны на рисунке 92. С наружных сторон крайних подшипников на вал припаиваются проволочные кольца; они не дают ему болтаться из стороны в сторону. Такие же кольца нужно припаять по обе стороны петелек шатуна и золотниковой тяги.
Жаротрубные и водотрубные котлы
Паровоз "Ракета" победил на состязаниях в 1829 году не только потому, что его строитель Джордж’ Стефенсон удачно сконструировал машину, — очень большое значение имела новая конструкция котла.
Со времени изобретения первой паровой машины многие изобретатели совершенствовали ее, а на котел никто не обращал внимания. Как был он "кастрюлей", так до Стефенсона "кастрюлей" и. остался. Но перед Стефенсоном стояла совсем особая задача. Его котел был на колесах. Машина расходовала много пара, и в обычных установках приходилось делать большой котел. Большой котел получался очень тяжелым и перетяжелял паровоз, а при маленьком котле машина паровоза не могла долго работать. Сначала приходилось "нагонять" пар в котле: закрывать вентиль, чтобы поднять давление пара. Затем открывали вентиль; машина работала, но вскоре останавливалась: пара опять нехватало. Машинист снова "нагонял" пар, опять паровоз шел и снова останавливался. На такой машине далеко не уедешь.
Котел "Ракеты" Стефенсона был устроен иначе. От топки вдоль всего котла шли трубы. Спереди паровоза все они выходили в особую коробку, из которой вверх шла дымовая труба. Нагретые-газьг из топки должны были пройти по трубам внутри котла и только тогда попадали в дымовую трубу. Таким образом топка нагревала сразу всю воду.
В таком котле очень сильно увеличилась, как говорят, площадь нагрева. Ведь все знают, что вода в низком чайнике или в кастрюльке закипает гораздо скорее, чем в высоком кофейнике такого же объема. Это потому, что дно чайника — его площадь нагрева — гораздо больше дна кофейника. Вот и в котле Стефенсона при большой площади нагрева очень быстро шло парообразование, и машина паровоза работала без перебоев. Оказалось, что при таком котле на нагревание воды идет гораздо меньше топлива, чем при простых котлах. Для паровоза это особенно важно.
