Двигатель своими руками паровой: подробное описание, чертежи

В начале 20-го века актуальность паровых машин начала падать. Одной из немногих компаний, которые продолжили выпуск декоративных мини-двигателей, стала британская фирма Mamod, которая позволяет приобрести образец подобной техники даже сегодня. Но стоимость таких паровых двигателей легко переваливает за две сотни фунтов стерлингов, что не так и мало для безделушки на пару вечеров. Тем более для тех, кто любит собирать всяческие механизмы самостоятельно, гораздо интереснее создать простой паровой двигатель своими руками.

Устройство двигателя очень простое. Огонь нагревает котел с водой. Под действием температуры вода превращается в пар, который толкает поршень. Пока в емкости есть вода, соединенный с поршнем маховик будет вращаться. Это стандартная схема строения парового двигателя. Но можно собрать модель и совершенно другой комплектации.

Что же, перейдем от теоретической части к более увлекательным вещам. Если вам интересно делать что-то своими руками, и вас удивляют столь экзотичные машины, то эта статья именно для вас, в ней мы с радостью расскажем о различных способах того, как собрать двигатель своими руками паровой. При этом сам процесс создания механизма дарит радость не меньшую, чем его запуск.

ЛитЛайф

Клапанный паровой двигатель

Маленький действующий паровой двигатель легко построить, имея самые простые инструменты и материалы.
Эта модель отличается от всех других моделей паровых двигателей тем, что вместо золотника она имеет впускной клапан (см. таблицу 32, слева, вверху).

Таблица 32. Клапанный паровой двигатель. 1 — цилиндр; 2 — кольцо клапанной коробки; 3 — цилиндровая крышка; 4 — клапан; 5 — поршень; 6 — ушко (скобочка); 7 — шатун; 8 — паровыпускные отверстия; 9 — диск кривошипа; 10 — палец кривошипа; 11— вал двигателя; 12 — маховое колесо; 13 — стойка станины; 14 — подшипник стойки станины; 15 — задний подшипник; 16 — опорная плита; 17 — лапки крепления цилиндра.

Применение клапана вместо золотника сильно упрощает устройство и изготовление двигателя.

При верхнем положении поршня в цилиндре поршень упирается в стержень клапана и приподнимает его. Через открывшееся отверстие пар врывается в цилиндр, давит на поршень и заставляет его пойти вниз.

Клапан, упирающийся своим стержнем в поршень, под действием собственного веса тоже будет опускаться и через некоторое время закроет паровпускное отверстие, прекратив доступ пара в цилиндр.

Дальше поршень будет двигаться благодаря расширению пара в цилиндре. Стремясь занять больший объем, пар будет давить на поршень и толкать его дальше вниз.

Когда поршень достигнет нижнего положения в цилиндре, отработанный пар через открывшиеся паровыпускные отверстия выходит наружу.

Сила давления пара на поршень и движение поршня передаются при помощи шатуна 7 и кривошипа на вал 11, заставляя его вращаться вместе с закрепленным на нем маховиком 12. Маховик по инерции будет продолжать вращаться и после того, как пар перестанет действовать на поршень.

Обратный ход поршня в цилиндре вверх совершается с помощью кривошипа и шатуна за счет инерции вращающегося маховика.

Постройку модели начните с цилиндра 1.

Для цилиндра необходимо достать стальную или латунную трубочку с гладкой внутренней поверхностью. Можно воспользоваться пустым ружейным патроном. Не всегда можно найти для цилиндра трубочку таких размеров, какие указаны на рисунке. Если трубочка будет меньше или больше, то и все размеры других частей двигателя следует соответственно уменьшить или увеличить.

Трубочку для цилиндра при обработке нельзя зажимать в тиски, так как ее можно легко помять. Внутреннюю поверхность трубочки, если она недостаточно гладкая, прошлифуйте кусочком самой мелкой наждачной бумаги, закрепленной на круглой деревянной палочке, а затем отполируйте крокусом или пастой для полировки металлов (продается в москательных магазинах). Крокус и паста наносятся на кусочек материи, закрепляемой на той же круглой палочке, что и наждачная бумага. После шлифовки и полировки тщательно протрите цилиндр чистой тряпочкой.

Заусенцы, которые останутся после отрезки трубочки и сверловки в ней паровыпускных отверстий, осторожно соскоблите.

Поршень 5 отливается из свинца непосредственно в цилиндре. В жестяную банку насыпьте мелкого сухого речного песка. Отрезанную для цилиндра трубочку погрузите в песок так, чтобы наружу выступал конец высотой 15 мм. Банку с песком и цилиндром хорошенько прогрейте в печке, на примусе или керосинке.

Нельзя выливать расплавленный свинец в холодный цилиндр, засыпанный сырым песком: образующийся в цилиндре пар разбрызгает свинец; при этом капли расплавленного свинца могут попасть на руки, на лицо и причинить ожоги.

Отливка в нагретый цилиндр при сухом прокаленном песке безопасна и получается ровной, без раковин. Чтобы песок не прилипал к отливке, лучше всего вырезать из тонкого нелуженого железа маленький кружочек и опустить его в цилиндр поверх песка.

Сейчас же после заливки поршня, пока металл еще расплавлен, быстро приложите к нему луженой (покрытой оловом) частью предварительно заготовленную скобочку 6. Она таким образом припаивается к поршню. Проследите за правильным положением скобочки точно в центре цилиндра. Когда отливка застынет, выньте цилиндр и вытолкните из него готовый поршень. Счистите приставшие песчинки и осторожно срежьте ножом неровности.

Шатун 7 изготовляется из латунной или железной полоски толщиной 2–2,5 мм.

После отливки поршня к верхней части цилиндра припаяйте цилиндровую крышку 3 толщиной 2–2,5 мм. Верхняя плоскость крышки должна быть правильно опилена, что лучше всего делать так, как это показано в правом верхнем углу таблицы. Крышка должна быть латунной или, только для плоского клапана, железной.

В центре крышки просверлите отверстие, в которое свободно, с зазором для прохода пара, должен проходить стержень клапана.

Клапан 4 изготовляется из латунного или стального винта с плоской точеной головкой. После того как припаяете цилиндровую крышку, а к ней кольцо клапанной коробки 2, можете приступить к притирке клапана.

Притирка производится вращением клапана в ту и другую сторону при помощи отвертки, вставленной в прорез головки клапана. Время от времени притираемые поверхности смазывайте очень мелко истолченным стеклом, смешанным с машинным маслом. После притирки остатки стеклянного порошка тщательно удалите.

Клапан можно изготовить также с конической головкой, как это показано на рисунке.

Высота стенок клапанной коробки должна быть такой, чтобы клапан мог открываться, но не мог выскочить из отверстия цилиндровой крышки.

Станину — детали 13 и 16 (левый нижний угол таблицы) — изготовьте из сухого прочного дерева: обрезков березы, дуба или других твердых пород.

Подшипники 14 и 15 выпилите из обрезков листовой латуни или железа. Отверстия подшипников просверлите немного меньшего диаметра, чем вал. После сверловки разверните их по валу острым концом напильника (на котором закрепляется ручка). При этом края отверстия развальцуются и расширятся. Подшипники приверните к станине шурупами.

Кривошип — детали 9 и 10 — сделать легко. Диск кривошипа выпилите из латуни или железа толщиной 2–2,5 мм. Палец кривошипа отрежьте от толстой, четырехмиллиметровой проволоки или от оси из набора «металлоконструктор». Готовый палец прочно впаяйте в отверстие диска.

Вал 11 возьмите из набора «металлоконструктор» или отрежьте от проволоки толщиной 4–5 мм.

Маховик 12 отливается из свинца, цинка или другого легкоплавкого металла в глиняной, предварительно хорошо просушенной и прогретой форме. И здесь, как и при отливке поршня, вода, содержащаяся в сырой глине, обратится в пар и разбрызгает расплавленный металл.

Отлить маховик можно также в хорошо очищенной жестяной баночке из-под гуталина (см. таблицу 34). Для отливки маховика в центре формы плотно вставьте вылуженный вал, чтобы он при отливке сразу впаялся в маховик. Смотрите, чтобы не было щелей: сквозь них прольется расплавленный свинец.

Когда сделаете все части, приступите к сборке парового двигателя.

Соберите станину и привинтите к стойке 13 подшипник 14. Вставьте вал с маховиком и привинтите к опорной плите 16 задний подшипник 15. На конец вала, выступающий из стойки станины, припаяйте диск кривошипа в любом положении. Проследите только, чтобы он правильно вращался — не бил. Конец вала, выступающий за диск кривошипа, отпилите.

Все места пайки, если она производилась с применением травленой соляной кислоты и нашатыря, промойте водой, а еще лучше — раствором соды, затем просушите и смажьте маслом. Остатки кислоты способствуют быстрому образованию ржавчины.

Цилиндр протрите внутри чистой тряпочкой, смажьте и прикрепите двумя лапками 17 к станине.

Крышка клапанной коробки с паровыпускной трубочкой припаивается только тогда, когда паровой двигатель будет окончательно собран и будет отрегулировано действие клапана.

Момент открытия клапана можно отрегулировать постепенным укорочением стержня клапана, спиливая его напильником. В дальнейшем регулировку можно производить закреплением цилиндра на стойке станины выше или ниже. Если мы закрепим цилиндр ниже, клапан будет открываться больше; если поднимем выше, будет открываться меньше. Если клапан будет открываться слишком рано, то давлением пара поршень не вовремя будет отбрасываться назад или его движение будет сильно тормозиться. Вот почему открывание клапана должно происходить почти в то время, когда поршень достигнет крайнего верхнего положения в цилиндре.

Метод 1: мини-паровой двигатель своими руками

Итак, начнем. Соберем самый простой паровой двигатель своими руками. Чертежи, сложные инструменты и особые знания при этом не нужны.

Для начала берем алюминиевую банку из-под любого напитка. Отрезаем от нее нижнюю треть. Так как в результате получим острые края, то их необходимо загнуть внутрь плоскогубцами. Делаем это осторожно, чтобы не порезаться. Так как большинство алюминиевых банок имеют вогнутое дно, то необходимо его выровнять. Достаточно плотно прижать его пальцем к какой-нибудь твердой поверхности.

На расстоянии 1,5 см от верхнего края полученного «стакана» необходимо сделать два отверстия друг напротив друга. Желательно для этого использовать дырокол, так как необходимо, чтобы они получились в диаметре не менее 3 мм. На дно банки кладем декоративную свечку. Теперь берем обычную столовую фольгу, мнем ее, после чего оборачиваем со всех сторон нашу мини-горелку.

Виды парогенераторов

При помощи данного приспособления можно значительно облегчить свою жизнь.

Парогенераторы прекрасно дезинфицируют и очищают загрязнения, помогают разморозить трубы и двигатель автомобиля в мороз, а также станут незаменимым помощником для прочистки фильтров.

Работают эти приборы по-разному, поэтому принято выделять пять типов конструкции.

• Электрические, работающие от сети. Промышленные модели обычно требуют подключения к обычной розетке в 220 В, а промышленные — 380 В.
• Печные парогенераторы используют в качестве нагрева твердое топливо (уголь, дрова).
• Электродная паровая печь, в которой в качестве нагревательного элемента используются электроды.
• Индукционные парогенераторы, принцип работы которых — преобразование электромагнитного поля.
• Ультразвуковые парогенераторы испаряют пар при помощи звуковых колебаний.

Самостоятельно проще всего сделать электрический парогенератор, используя для этого подходящие элементы. Парогенератор для авто можно сделать из хлама, который несложно найти в любом доме.

Мини-сопла

Далее нужно взять кусок медной трубки длиной 15-20 см. Важно, чтобы внутри она была полой, так как это будет наш главный механизм приведения конструкции в движение. Центральную часть трубки оборачивают вокруг карандаша 2 или 3 раза, так, чтобы получилась небольшая спираль.

Теперь необходимо разместить этот элемент так, чтобы изогнутое место размещалось непосредственно над фитилем свечки. Для этого придаем трубке формы буквы «М». При этом выводим участки, которые опускаются вниз, через проделанные отверстия в банке. Таким образом, медная трубка жестко фиксируется над фитилем, а ее края являются своеобразными соплами. Для того чтобы конструкция могла вращаться, необходимо отогнуть противоположные концы «М-элемента» на 90 градусов в разные стороны. Конструкция парового двигателя готова.

Запуск двигателя

Банку размещают в емкости с водой. При этом необходимо, чтобы края трубки находились под ее поверхностью. Если сопла недостаточно длинные, то можно добавить на дно банки небольшой грузик. Но будьте осторожны — не потопите весь двигатель.

Теперь необходимо заполнить трубку водой. Для этого можно опустить один край в воду, а вторым втягивать воздух как через трубочку. Опускаем банку на воду. Поджигаем фитиль свечки. Через некоторое время вода в спирали превратится в пар, который под давлением будет вылетать из противоположных концов сопел. Банка начнет вращаться в емкости достаточно быстро. Вот такой у нас получился двигатель своими руками паровой. Как видите, все просто.

Модель парового двигателя для взрослых

Теперь усложним задачу. Соберем более серьезный двигатель своими руками паровой. Для начала необходимо взять банку из-под краски. При этом следует убедиться, что она абсолютно чистая. На стенке на 2-3 см от дна вырезаем прямоугольник с размерами 15 х 5 см. Длинная сторона размещается параллельно дну банки. Из металлической сетки вырезаем кусок площадью 12 х 24 см. С обоих концов длинной стороны отмеряем 6 см. Отгибаем эти участки под углом 90 градусов. У нас получается маленький «столик-платформа» площадью 12 х 12 см с ногами по 6 см. Устанавливаем полученную конструкцию на дно банки.

По периметру крышки необходимо сделать несколько отверстий и разместить их в форме полукруга вдоль одной половины крышки. Желательно, чтобы отверстия имели диаметр около 1 см. Это необходимо для того, чтобы обеспечить надлежащую вентиляцию внутреннего пространства. Паровой двигатель не сможет хорошо работать, если к источнику огня не будет попадать достаточное количество воздуха.

Как сделать поршень с шатуном

Берём болт (1) диаметром 7 мм и зажимаем его в тисках. Начинаем наматывать на него медную проволоку (2) примерно на 6 витков. Каждый виток промазываем суперклеем. Лишние концы болта спиливаем.

Проволоку покрываем эпоксидкой. После высыхания, подгоняем поршень шкуркой под цилиндр так, чтобы он свободно там двигался, не пропуская воздух.

Из листа алюминия делаем полоску длиной 4 мм и длиной 19 мм. Придаём ей форму буквы П (3).

Сверлим на обоих концах отверстия (4) 2 мм диаметром, чтобы можно было засунуть кусочек спицы. Стороны П-образной детали должны быть 7х5х7 мм. Клеим её к поршню стороной, которая 5 мм.

Шатун (5) делаем из велосипедной спицы. К обоим концам спицы приклеиваем на два маленьких кусочка трубок (6) от антенны диаметром и длиной по 3 мм. Расстояние между центрами шатуна составляет 50 мм. Далее шатун одним концом вставляем в П-образную деталь и шарнирно фиксируем спицей.

Спицу с двух концов подклеиваем, чтобы не выпала.

Основной элемент

Из медной трубки делаем спираль. Необходимо взять около 6 метров мягкой медной трубки диаметром 1/4-дюйма (0,64 см). От одного конца отмеряем 30 см. Начиная с этой точки, необходимо сделать пять витков спирали диаметром 12 см каждая. Остальную часть трубы изгибают в 15 колец диаметром по 8 см. Таким образом, на другом конце должно остаться 20 см свободной трубки.

Оба вывода пропускают через вентиляционные отверстия в крышке банки. Если окажется, что длины прямого участка недостаточно для этого, то можно разогнуть один виток спирали. На установленную заранее платформу кладут уголь. При этом спираль должна размещаться как раз над этой площадкой. Уголь аккуратно раскладывают между ее витками. Теперь банку можно закрыть. В итоге мы получили топку, которая приведет в действие двигатель. Своими руками паровой двигатель почти сделан. Осталось немного.

Цилиндр и золотниковая трубка.

Отрезаем от антенны 3 куска: ? Первый кусок 38 мм длиной и 8 мм диаметром (сам цилиндр). ? Второй кусок длиной 30 мм и 4 мм диаметром. ? Третий длиной 6 мм и 4 мм диаметром.

Возьмём трубку №2 и сделаем в ней отверстие диаметром 4 мм посередине. Возьмем трубку №3 и приклеим перпендикулярно трубке №2, после высыхания суперклея, замажем все холодной сваркой (например POXIPOL).

Крепим круглую железную шайбу с отверстием посредине к куску №3 (диаметр — чуть больше трубки №1), после высыхания укрепляем холодной сваркой.

Дополнительно покрываем все швы эпоксидной смолой для лучшей герметичности.

Емкость для воды

Теперь необходимо взять еще одну банку из-под краски, но уже меньшего размера. В центре ее крышки сверлят отверстие диаметром в 1 см. Сбоку банки проделывают еще два отверстия — одно почти у дна, второе — выше, у самой крышки.

Берут два корка, в центре которых проделывают отверстие с диаметров медной трубки. В один корок вставляют 25 см пластиковой трубы, в другой — 10 см, так, чтобы их край едва выглядывал из пробок. В нижнее отверстие малой банки вставляют корок с длинной трубкой, в верхнее — более короткую трубку. Меньшую банку размещаем на большой банке краски так, чтобы отверстие на дне было на противоположной стороне от вентиляционных проходов большой банки.

Результат

В итоге должна получиться следующая конструкция. В малую банку заливается вода, которая через отверстие в дне вытекает в медную трубку. Под спиралью разжигается огонь, который нагревает медную емкость. Горячий пар поднимается по трубке вверх.

Для того чтобы механизм получился завершенным, необходимо присоединить к верхнему концу медной трубки поршень и маховик. В итоге тепловая энергия горения будет преобразовываться в механические силы вращения колеса. Существует огромное количество различных схем для создания такого двигателя внешнего сгорания, но во всех них всегда задействованы два элемента — огонь и вода.

Кроме такой конструкции, можно собрать паровой двигатель Стирлинга своими руками, но это материал для совершенно отдельной статьи.

Источник https://piko-train.ru/dom-i-sad/parovaya-mashina-svoimi-rukami.html

Источник

Источник

Источник